KR950003540B1 - Working method and apparatus of press bending for metal pipe - Google Patents

Abstract

The method for continuously bending a linear steel pipe to a curved pipe comprises, preventing the reduction of wall thickness at the outer extended section. The apparatus comprises two hydraulic cylinders (2)(2') and counter-directional hydraulic cylinder (3) provided at the inner driving section (1). The steel pipe (13) heated by HF heating coil (11) is moving forward and is bent and plastically formed by the forces (X)(Y) of the cylinders (2)(2') and the counter-directional cylinder (3). The force of the cylinders is larger that that (Y) of the counter-directional cylinder (3).

Description

고주파 파이프 벤더를 통한 금속관 압축 벤딩 가공방법 및 장치Metal tube compression bending processing method and device through high frequency pipe bender

제 1 도는 본 발명의 장치 개략 사시도.1 is a schematic perspective view of a device of the present invention.

제 2 도는 본 발명의 장치 개략 평면도.2 is a schematic plan view of the apparatus of the present invention.

제 3 도는 본 발명의 가공 공정 표시도.3 is a processing process display diagram of the present invention.

제 4 도는 본 발명의 가공장치에 의해 얻어진 금속관의 단면도.4 is a sectional view of a metal tube obtained by the processing apparatus of the present invention.

제 5 도는 종래의 가공장치에 의해 얻어진 금속관의 단면도.5 is a sectional view of a metal tube obtained by a conventional processing apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 구동장치부 2,2' : 정방향유압실린더1: Drive unit 2,2 ': Forward hydraulic cylinder

3 : 역방향유압실린더 4 : 제어장치3: reverse hydraulic cylinder 4: control device

5 : 주유압원 5' : 보조유압원5: Main oil source 5 ': Auxiliary oil source

6 : 와이어 7 : 테일스톡6: wire 7: tailstock

8 : 가이드로울러 11 : 가열코일8: guide roller 11: heating coil

12 : 장력검출기 13 : 금속관12: tension detector 13: metal tube

14 : 전류변압기 15 : 냉각라인14 current transformer 15 cooling line

A : 압축부 B : 인장부A: compression section B: tension section

X,Y : 힘X, Y: force

본 발명은 강철관등의 직선상의 금속관을 곡선상으로 연속하여 벤딩함에 있어 벤딩 가공시 금속관의 외측 인장부의 벽두께 감소를 방지하는데 적합하게 한 고주파 파이프 벤더(BENDER)를 통한 금속관 압축 벤딩 가공방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention is a metal pipe compression bending processing method and apparatus through a high frequency pipe bender (BENDER) suitable for preventing the reduction in the wall thickness of the outer tension portion of the metal pipe during bending process in the continuous bending of straight metal pipes such as steel pipes in a curved shape It is about.

종래의 금속관의 벤딩 가공방법 및 장치는 벤딩된 금속관(파이프)을 벤더(BENDER)에 장착한 후 테일스톡으로 이송시켜 벤딩암의 클램프에 체결 고정시키고, 전원을 넣으면 좁은 폭의 가열코일이 가열되고 가열된 온도가 규정된 수준에 도달하면 금속관(파이프)이 전진함과 동시에 연속 벤딩이 시작된다. 이때 금속관의 가열된 부위는 소성 변형이 일어나고, 벤딩되는 금속관의 외측인 인장부에는 벽두께가 감육되는 현상이 나타남과 동시 벤딩 시작점에는 제 5 도 표시와 같이 잘룩이 현상의 주름이 발생한다.Conventional metal tube bending processing method and apparatus is to mount the bent metal pipe (pipe) to the vendor (BENDER) and then transfer to the tailstock to fasten and fix the clamp of the bending arm, when the power is turned on, the narrow heating coil is heated When the heated temperature reaches the specified level, the metal tube (pipe) advances and continuous bending begins. At this time, the heated portion of the metal tube is plastically deformed, and the wall thickness is reduced in the tension part, which is the outer side of the metal tube being bent, and at the same time as the starting point of bending, wrinkles of the bleeding phenomenon occur as shown in FIG.

그리고 이와는 달리 일본국 공개 특허 평성 4-333324호의 금속관의 절곡 가공장치가 공지된 바 있으나 이는 피절곡 금속관은 이의 일단을 회전축의 주위에 회전가능한 암에 고정시키고 타단을 압압 장치에 클램핑시키고 다시 이를 지지로울러에 의해 안내되게 하며, 그리고 금속관은 고주파 전원과 접속된 고리 형상의 고주파 가열코일의 내부에 접촉되지 않게 삽입되어 있으되 고리 형상의 가열코일의 외주에는 피가공관의 절곡 배향측에만 보조코일이 병설되게 하며 이와같이 된 상태에서 고주파 전원으로부터 일정 전류를 공급하면 코일 및 보조코일로 흐르는 전류 밀도는 코일만을 흐르는 전류밀도보다 낮게 되므로 절곡 배향측(인장부)과 절곡복부(압축부) 측에는 약 300도의 온도차가 생기기 때문에 이 결과 변형부에 있어서는 온도차에 의한 변형 저항의 차이에 의해 절곡 중립측이 배향측으로 이동하여 배향측에는 감육율이 억제되어 가공에 따른 절곡부의 변형을 방지할 수 있게하고 있으나 이 역시 절곡 과정에서 생기는 감육 현상 방지에는 미흡한 문제점이 있었다.In contrast, the bending machine of the metal tube of Japanese Patent Application Laid-open Patent No. 4-333324 has been known, but the metal tube to be bent secures one end thereof to a rotatable arm around the rotating shaft and clamps the other end to the pressing device and supports it again. It is guided by a roller, and the metal tube is inserted so as not to contact the inside of the annular high frequency heating coil connected to the high frequency power source, but the auxiliary coil is provided only at the bending orientation side of the tube to be processed on the outer circumference of the annular heating coil. In this state, if a constant current is supplied from the high frequency power supply, the current density flowing to the coil and the auxiliary coil is lower than the current density flowing only to the coil, so that the temperature difference of about 300 degrees between the bending orientation side (tension section) and the bending abdomen (compression section) side is achieved. As a result, in the deformed portion, deformation due to temperature difference is low. Due to the difference in terms, the bending neutral side moves to the orientation side, and the thinning rate is suppressed on the orientation side to prevent deformation of the bent portion due to processing, but this also has a problem in preventing the thinning phenomenon generated during the bending process.

본 발명은 이상의 전후자가 갖고 있는 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 본원 발명인은 금속관 벤딩 가공에 있어 중요한 역할을 하는 가열코일, 주파수, 온도, 힘의 모멘트등 벤딩에 필요한 현상들을 종합 검토 결과 금속관을 일정하게 증육(增肉)시키는데는 즉, 감육현상을 방지하는데는 벤딩 반경과 재질 및 사이즈에 따라 모든 조건이 변화하고 있다는 사실에 주목하여 금속관의 외측, 인장부에 벽두께 감육방지 및 증육을 유도하기 위해서는 단조 공법과 같이 정방향으로 힘이 가해지는 정방향 유압실린더와 역방향으로 힘이 가해지는 역방향 유압실린더를 동시에 작동시키되 정방향 유압실린더의 힘을 100으로 할 때 역방향 유압실린더의 힘을 50-60 범위로 하여 압축하면 인장부의 감육 현상을 방지할 수 있다는 사실을 알게 되었던 것이다.The present invention has been invented to solve the problems of the preceding and the above, the inventors of the present invention comprehensively examined the phenomena necessary for bending such as heating coils, frequency, temperature, force moments that play an important role in the metal tube bending process as a result of constant examination of the metal tube In order to induce wall thickness prevention and thickening on the outer side and the tension part of the metal pipe by noting that the thinning, that is, the thinning prevention, is changed depending on the bending radius, material and size. Like the forging method, it operates the forward hydraulic cylinder with the forward force and the reverse hydraulic cylinder with the reverse force at the same time. If you know that you can prevent the thinning of the tension portion.

이하 본 발명의 구성 및 이의 공법과 실시예를 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention, a method and an embodiment thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

구동부(1)에는 정방향 유압실린더(2)(2')와 역방향 유압실린더(3)가 장치되어지고 정방향 유압실린더(2)(2')는 주유압원(5)과 연결되고, 역방향 유압실린더(3)는 보조유압원(5')과 연결되어 있으되 보조유압원(5') 및 주유압원(5)은 제어장치부(4)에 의해 제어되게 하며, 정방향 유압실린더(2)(2')의 전방에는 테일스톡(7)을 설치하여 금속관(13)의 후단이 끼움 고정되게 하고 금속관(13)의 선단부는 회전축(9)에 끼움 고정된 벤딩암(10)의 클램프(10')에 체결되게 하며, 벤딩암(10)의 선단에 체결된 와이어(6)는 장력 검출기(12)를 개재시킨 상태에서 역방향 유압실린더(3)에 체결되며 전기한 금속관(13)은 다수의 가이드 로울러(8)에 의해 안내되게 하고 이의 전방에는 전류 변압기(14)가 부착된 가열코일(11) 및 냉각라인(15)이 설치되어진 것이다.The drive unit 1 is equipped with a forward hydraulic cylinder 2, 2 'and a reverse hydraulic cylinder 3, and the forward hydraulic cylinder 2, 2' is connected with a main oil pressure source 5, and a reverse hydraulic cylinder. (3) is connected to the auxiliary hydraulic pressure source 5 ', but the auxiliary hydraulic pressure source 5' and the main hydraulic pressure source 5 are controlled by the control unit 4, the forward hydraulic cylinder (2) (2 Tailstock (7) is installed in front of ') so that the rear end of the metal tube (13) can be fitted and the front end of the metal tube (13) is clamped (10') of the bending arm (10) fitted to the rotating shaft (9) And the wire 6 fastened to the tip of the bending arm 10 is fastened to the reverse hydraulic cylinder 3 with the tension detector 12 interposed therebetween, and the metal pipe 13 that is provided is a plurality of guide rollers. (8) and the heating coil 11 and the cooling line 15 to which the current transformer 14 is attached are installed in front of it.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 벤딩암(10)에 설치되어 있는 클램프(10')의 걸림 상태를 풀고 임의 벽두께와 지름을 가진 금속관(13)을 이에 끼움하되 금속관(13)의 후단은 테일스톡(7)에 끼움 접지되고 선단은 클램프(10')에 체결된 상태에서 전원을 ON시켜 가열코일(11)의 가열 및 냉각라인(15)의 작동과 정방향 유압실린더(2)(2') 및 역방향 유압실린더(3)를 동시 작동시킨다.Referring to the embodiment of the present invention configured as described above to loosen the clamping state of the clamp (10 ') installed in the bending arm 10 and to fit the metal tube 13 having an arbitrary wall thickness and diameter thereto, but the metal tube (13) The rear end of the fitting is grounded in the tailstock (7) and the front end is fastened to the clamp (10 ') by turning on the power to operate the heating and cooling lines 15 of the heating coil 11 and the forward hydraulic cylinder (2) (2 ') and the reverse hydraulic cylinder (3) are operated simultaneously.

이때 정방향 유압실린더(2)(2')는 주유압원(5)에 부착된 압력케이지의 신호가 제어장치(4)에 전달되고 역방향 유압실린더(3)는 와이어(6)의 적당한 위치에 부착된 장력 검출기(12)에 의해 검출 신호를 보조유압원(5')에 부착된 압력 케이지를 통해 제어장치(4)로 피드-벽 되어지게 한다.At this time, the forward hydraulic cylinders (2) and (2 ') transmit the signal of the pressure cage attached to the main oil pressure source (5) to the control device (4) and the reverse hydraulic cylinder (3) is attached to the proper position of the wire (6) The tension detector 12 causes the detection signal to be feed-walled to the controller 4 via a pressure cage attached to the auxiliary hydraulic source 5 '.

이때 제어부(4)에서는 정방향 유압실린더(2)(2')의 합쳐진 힘(X)은 축(전진)방향으로 가해지고, 역방향 유압실린더(3)의 힘(Y)는 반력작용을 일으키도록 하고 있기 때문에 벤딩이 시작될 때 가열코일(11)에는 제어부(4)에 설정된 소성에 적합한 온도로 가열된 폭만큼의 소성변형이 일어난다.At this time, in the controller 4, the combined force X of the forward hydraulic cylinders 2 and 2 'is applied in the axial (forward) direction, and the force Y of the reverse hydraulic cylinder 3 causes a reaction force. Therefore, when bending is started, plastic deformation of the heating coil 11 by a width heated to a temperature suitable for baking set in the controller 4 occurs.

따라서 정방향 유압실린더(2)(2')의 힘(X) 예컨데 100과 역방향 유압실린더(3)의 힘(Y) 예컨데 60이면 이때 차이 있는 힘에 의해 금속관(13)은 축(정)방향으로 전진하는 과정 단조현상을 일으키게 되고, 이때 금속관(13)은 가열코일(11) 및 냉각라인(15)에 의해 가열 및 냉각되면서 소성부에는 역압에 의한 즉, 단조현상에 의하여 증육현상이 일어나면서 연속 벤딩된다.Therefore, the force (X) of the forward hydraulic cylinder (2) (2 '), for example 100 and the force (Y) of the reverse hydraulic cylinder (3), for example 60, the metal tube 13 in the axial (forward) direction by the difference force In the process of advancing, the forging phenomenon occurs, and the metal tube 13 is heated and cooled by the heating coil 11 and the cooling line 15, and the firing part is thickened by the back pressure, that is, by the forging phenomenon. Bend.

즉, 종래에는 도면 제 5 도에 예시한 바와 같이 금속관의 압축부(A)에는 원만한 벽두께의 증육현상이 나타나고 인장부(B)에는 벽두께의 감육현상이 나타났으나, 본 발명은 전술한 바와 같이 가열코일(11) 장치와 냉각라인(15) 장치에 의해 금속관(13)이 소성가공 가능한 온도에서 가열소성될때 이에 압축력(단조력)이 작용함으로서 벽두께의 증육현상 즉, 감육방지효과를 얻을 수 있게 된다.That is, conventionally, as illustrated in FIG. 5, the thickening phenomenon of the smooth wall thickness appears in the compression part A of the metal tube, and the thinning phenomenon of the wall thickness appears in the tension part B. As described above, when the metal tube 13 is heated and calcined by the heating coil 11 device and the cooling line 15 device at a temperature at which plastic processing is possible, the compressive force (forging force) acts on the wall thickness, that is, the anti-thinning effect. You can get it.

따라서 본 발명은 역방향 유압실린더(3)와 이에 연결된 와이어(6) 및 장력 검출기(12)를 통해 금속관(13)이 벤딩되기 위해 앞으로 전진할 때 이에 적합한 역방향 유압실린더(3)의 힘(Y)의 작용에 의해 즉, 가열된 소성부에서는 반대방향으로 압축(단조)하는 작용을 하게 됨으로서 이 압축력에 의해 금속관(13)의 외측인 인장부(A)에는 전혀 감육현상이 일어나지 않게 된다.Therefore, the present invention provides the force Y of the reverse hydraulic cylinder 3 suitable for the forward movement of the metal tube 13 to be bent through the reverse hydraulic cylinder 3 and the wire 6 and the tension detector 12 connected thereto. In other words, in the heated plastic part, the compacting (forging) function is performed in the opposite direction, so that the thinning phenomenon does not occur at all in the tensioning part A outside the metal tube 13 by this compressive force.

즉, 약간의 증육 현상이 생기게 된다.That is, a slight thickening phenomenon occurs.

그리고 벤딩할 개개의 금속관은 재질, 두께, 벤딩, 각도등 규격과 사이즈가 상이한 만큼 이에 주어진 표준 데이타를 제어부(4)내에 미리 입력하여 놓고 있기 때문에 표준 데이타에 의해 벤딩 가공을 실시하게 되면 제 4 도에 표시된 바와 같이 금속관(13)의 인장부(B)에는 소성 변형으로 인한 벽두께의 감육 현상을 방지할 수 있는 것이다.Since the individual metal pipes to be bent have different standard and size such as material, thickness, bending, angle, and the like, the standard data given therein are pre-inputted in the control unit 4, so that the bending process is performed according to the standard data. As indicated in the tension portion (B) of the metal tube 13 can prevent the thinning of the wall thickness due to plastic deformation.

본 발명의 방법 및 장치에 의해 자가 실험한 결과의 한예를 들면 다음과 같다.An example of the results of self experiments by the method and apparatus of the present invention is as follows.

다음next

그리고 본 발명의 방법 및 장치에 의해 가공된 금속관 벤딩부에 내부를 절단하여 그 단면을 조사한 결과 도면 제 4 도에서 표시된 바와 같이 금속관 외측인 인장부(B)에는 벽두께의 감육 현상이 전혀 나타나지 않았으나 종래의 방법으로 벤딩 하였을 때는 도면 제 5 도에 표시한 바와 같이 금속관 외측 인장부(B)에 많은 감육현상이 나타났다.In addition, as a result of cutting the inside of the metal tube bent portion processed by the method and apparatus of the present invention and inspecting the cross-section thereof, as shown in FIG. 4, the thinning portion of the wall thickness did not appear in the tension portion B outside the metal tube. When bending by the conventional method, as shown in FIG. 5, many thinning phenomena appeared in the outer tension portion B of the metal tube.

이상과 같이 본 발명은 종래와는 달리 구동장치부(1) 내에 제어장치(4)와 연결된 정방향 유압실린더(2)(2')와 역방향 유압실린더(3)를 장치하여 금속간(13)이 고주파 가열코일에 의해 절곡·소성될 때 역방향으로 힘을 가하여 소성절곡부가 단조되어지게 하였기 때문에 벤딩되는 금속관(13)의 인장부의 벽두께 감육현상을 방지할 수 있어서 생산원가의 절감은 물론 고품질의 곡관을 얻을 수 있어 산업적으로 크게 기여할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, unlike the related art, the intermetallic 13 is installed by installing the forward hydraulic cylinder 2, 2 ′ and the reverse hydraulic cylinder 3 connected to the control device 4 in the drive unit 1. When bending and firing by high frequency heating coil, the plastic bending part is forged by applying force in the reverse direction, so that the wall thickness of the tension part of the metal pipe 13 can be prevented from being reduced, thereby reducing the production cost and providing high quality curved pipe. It is possible to obtain a significant industrial contribution.

Claims (2)

구동장치부(1) 내에 정방향 유압실린더(2)(2')와 역방향 유압실린더(3)를 설치하여 정방향 유압실린더(2)(2') 및 역방향 유압실린더(3)가 동시 작동을 할 때 정방향 유압실린더(2)(2')의 힘(X)을 역방향 유압실린더(3)의 힘(Y) 보다 크게하여 고주파 가열코일(11)에 의해 가열된 금속관(13)이 전진하면서 절곡 소성될 때 이 소성부에 단조현상의 압축력이 가해지고, 이 압축력에 의해 금속관(13)의 인장부(B)의 벽두께 감육현상이 방지될 수 있게 함을 특징으로 한 고주파 파이프 벤더를 통한 금속관 압축 벤딩 가공방법.When forward hydraulic cylinder (2) (2 ') and reverse hydraulic cylinder (3) are installed in the drive unit (1) to operate the forward hydraulic cylinder (2) (2') and reverse hydraulic cylinder (3) simultaneously. The force X of the forward hydraulic cylinders 2 and 2 'is greater than the force Y of the reverse hydraulic cylinder 3 so that the metal tube 13 heated by the high frequency heating coil 11 is bent and fired. At this time, the compression force of the forging phenomenon is applied to the plastic part, and the wall thickness reduction phenomenon of the tension portion B of the metal tube 13 can be prevented by this compression force. Processing method. 구동장치부(1) 내에 설치된 정방향 유압실린더(2)(2')의 후측에는 제어장치(4)와 연결된 주유압원(5)이 연결되고, 앞측에는 금속관(13)을 체결하는 테일스톡(7)과 금속관의 가이드로울러(8) 및 금속관(13)의 가열코일(11)과 냉각라인(15)을 개재한 벤딩암(10)이 회전축(9)에 설치되고, 벤딩암(10)에는 금속관(13)을 체결하는 클램프(10') 및 와이어(6)가 체결되어 있으되 와이어(6)는 장력 검출기(12)를 개재시켜 역방향 유압실린더(3)에 체결되며, 역방향 유압실린더(3)는 제어장치(4)와 연결된 보조유압원(5')에 연결되어진 고주파 파이프 벤더를 통한 금속관 압축 벤딩 가공장치.The rear side of the forward hydraulic cylinder (2) (2 ') installed in the drive unit (1) is connected to the main oil pressure source (5) connected to the control device (4), the front side of the tailstock for fastening the metal pipe (13) ( 7), the guide roller 8 of the metal tube, the bending arm 10 through the heating coil 11 and the cooling line 15 of the metal tube 13 is installed on the rotating shaft (9), the bending arm (10) The clamp 10 'and the wire 6 which fasten the metal pipe 13 are fastened, but the wire 6 is fastened to the reverse hydraulic cylinder 3 via the tension detector 12, and the reverse hydraulic cylinder 3 The metal tube compression bending machine through a high frequency pipe bender is connected to the auxiliary hydraulic source (5 ') connected to the control unit (4).