KR100815724B1 - 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부분적으로 확관이 필요한 파이프를 제조하기 위하여 확관 성형이 필요한 부분과 확관이 필요없는 부분의 경계를 실링한 후 확관이 필요한 부분만을 국부적으로 액압 성형할 수 있도록 한 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치에 관한 것이다.

상기한 본 발명은, 내측으로 소정의 성형부를 가지며 그 성형부로 파이프의 일부가 삽입되도록 하는 금형부재;

상기 파이프의 일단 쪽에서 확관부와 비확관부의 경계를 밀봉하는 밀봉수단; 및

상기 파이프의 타단을 막아서 파이프 내부의 밀봉을 유지하고 그 파이프 내부로 소정의 액체를 공급하여 가압하는 액압수단;을 포함하여 구성된다.

하이드로 포밍, 파이프, 확관, 액압성형, 금형

Description

부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치{Apparatus for Manufacturing a Pipe having Partially Expanded Shape}

도1은 부분확관이 요구되는 파이프를 본 발명에 따른 금형부재에 투입한 모습을 보인 개략 측면도,

도2는 본 발명에 따른 장치를 통하여 파이프를 액압 성형을 하기 전 상태를 보인 측면도,

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 장치를 통하여 파이프 일단을 밀봉하는 과정을 보이기 위한 요부 확대도,

도4는 본 발명에 따른 장치에 의하여 파이프의 부분 확관 성형이 이루어진 모습을 보인 측면도,

도5는 본 발명에 따른 밀봉수단의 다른 실시예를 보인 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 파이프 10 : 금형부재

10a : 성형부 11 : 상부금형

12 : 하부금형 20 : 밀봉수단

21 : 실링부재 21a : 관통공

22 : 이동대 22a : 쐐기부

23 : 지지대 23a : 요홈

24, 32 : 실린더부 25 : 타 실시예에 의한 이동대

26 : 타 실시예에 의한 실링부재 30 : 액압수단

31 : 가압펀치부 40 : 수평지지대

본 발명은 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부분적으로 확관이 필요한 파이프를 제조하기 위하여 확관 성형이 필요한 부분과 확관이 필요없는 부분의 경계를 실링한 후 확관이 필요한 부분만을 국부적으로 액압 성형할 수 있도록 한 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하이드로 포밍(Hydor-Forming)은 상온에서 이루어지며, 액압을 이용하여 파이프를 확관 성형하는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나로서, 특히 자동차 산업등에서 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감 목적으로 많이 사용되고 있는 공법이다.

상기한 바와 같은 하이드로 포밍에 적용되는 파이프는, 경량화를 위하여 최근 철계 소재를 대신하여 고강도의 알루미늄 합금이 많이 사용되며, 이러한 고강도의 알루미늄 합금의 경우, 상온에서의 성형성은 철계 소재에 비하여 떨어지나, 성형 전에 연화처리를 통하여 성형성을 확보한 후 단계별 액압 성형을 이루며 제품으 로 성형된 후에는 강화 열처리를 통하여 그 강성을 확보하고 있다.

그러나, 종래의 하이드로 포밍 공법은 긴 파이프 전체를 금형에 투입하고 파이프 전체에 액체를 채워 넣은 후 액압으로 소정 형상이 되도록 성형하고 있는바, 이러한 종래의 방법은 성형하고자 하는 파이프의 전체 형상을 금형에 성형하여 제작하여야 하므로, 제조원가 상승을 가져오고 특히 파이프를 국부적으로 확관하여야 할 경우에 적용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 소정 길이를 갖는 파이프에서 부분 확관이 필요한 경우에 유용하게 사용될 수 있도록 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내측으로 소정의 성형부를 가지며 그 성형부로 파이프의 일부가 삽입되도록 하는 금형부재;

상기 파이프의 일단 쪽에서 확관부와 비확관부의 경계를 밀봉하는 밀봉수단; 및

상기 파이프의 타단을 막아서 파이프 내부의 밀봉을 유지하고 그 파이프 내부로 소정의 액체를 공급하여 가압하는 액압수단;을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금형부재는 하면에 성형부가 형성된 상부금형과, 상면에 성형부가 형성된 하부금형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액압수단은, 상기 파이프의 타단을 막아서 밀봉시킨 후 소정의 액체를 상기 파이프 내부로 공급하고 파이프 일단 쪽으로 이동됨에 따라 액체를 가압하여 파이프가 상기 금형부재의 성형부 형상대로 확관되도록 하는 가압펀치부와, 상기 가압펀지부에 힘을 제공하는 실린더부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀봉수단은, 상기 파이프의 확관부와 비확관부의 경계에 배치되며 가운데에 소정크기의 관통공이 형성되고 상기 파이프 내경에 해당되는 직경을 갖는 탄성재질의 실링부재;와 상기 파이프의 일단 쪽에서 삽입되어 상기 실링부재까지 연장되도록 이동하며, 상기 실링부재의 관통공에 삽입되어 상기 실링부재가 파이프의 원주방향으로 밀착력을 갖도록 끝단에 쐐기부가 구비된 이동대; 및 상기 이동대가 상기 실링부재에 원주방향의 밀착력을 제공할 때, 상기 실링부재를 지탱하는 것으로, 상기 실링부재와 접촉되는 면에는 상기 쐐기부 끝단을 수용하도록 요홈이 형성된 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대는 상기 가압펀치부에 내장되고, 상기 실린더부에 의해 동력을 공급받아 상기 실링부재 쪽으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀봉수단은, 단부에 요홈을 가지며 상기 파이프 일단 쪽에서 삽입되어 파이프의 확관부와 비확관부의 경계까지 이동하는 이동대와, 상기 이동대의 요홈에 끼워져 상기 파이프 내부에 밀착되는 탄성재질의 실링부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실링부재가 설치되는 곳에 대응되는 금형부재에는 상기 실링부재 쪽으로 돌출된 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형부재의 외측에는 금형부재 밖으로 노출되는 파이프를 지지하 는 수평지지대가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 특징적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도1은 부분확관이 요구되는 파이프를 본 발명에 따른 금형부재에 투입한 모습을 보인 개략 측면도이고, 도2는 본 발명에 따른 장치를 통하여 파이프를 액압 성형을 하기 전 상태를 보인 측면도이며, 도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 장치를 통하여 파이프 일단을 밀봉하는 과정을 보이기 위한 요부 확대도이고, 도4는 본 발명에 따른 장치에 의하여 파이프의 부분 확관 성형이 이루어진 모습을 보인 측면도이며, 도5는 본 발명에 따른 밀봉수단의 다른 실시예를 보인 설명도이다.

본 발명에 따른 장치는 크게 금형부재(10)와, 밀봉수단(20) 및 액압수단(30)으로 구성되고, 여기서 부수적으로 금형부재(10) 밖에서 파이프(1)를 수평으로 지지하기 위한 수평지지대(40)가 추가된다.

도1에 도시된 바와 같이 상기 금형부재(10)의 내측에는 소정 형상을 갖는 성형부(10a)가 구비되며, 상기 성형부(10a)에 확관이 필요한 파이프(1)의 일부가 위치된다.

여기서, 상기 금형부재(10)는 하면에 성형부(10a)가 형성된 상부금형(11)과, 상면에 성형부(10a)가 형성된 하부금형(12)으로 이루어지는데, 상기 상부금형(11)과 하부금형(12)이 서로 맞물려 내부로 소정 형상의 성형부(10a)를 만들게 된다.

또한, 상기 금형부재(10)의 외측에는 소정의 길이를 갖는 파이프(1)에서 확 관이 필요없는 부분을 수평으로 지지하기 위한 수평지지대(40)가 마련되는 것이 바람직한데, 상기 수평지지대(40)는 상기 금형부재(10) 밖으로 노출되는 파이프(1)를 수평하게 지지함으로써 상기 파이프(1)가 항상 수평을 유지하도록 한다.

상기 파이프(1)를 상기 금형부재(10)에 설치하는 방법은 먼저 하부금형(12)과, 그 하부금형(12)에서 일정거리 떨어지도록 하부지지대(42)를 배치한 후, 파이프(1)에서 확관이 필요한 부위가 상기 하부금형(12)에 위치되도록 자리잡고, 그 위에 상부금형(11)과 상부지지대(41)를 장착시키는데, 도1은 여기까지의 과정을 보인 것이다.

한편, 이 상태에서 도2에 보인 바와 같이, 상기 파이프(1)의 일단 쪽에서 확관부와 비확관부의 경계를 밀봉하기 위한 밀봉수단(20)이 위치된다.

또한, 상기 파이프(1)의 타단 쪽에는 상기 파이프(1)의 타단을 밀봉함과 동시에 내부로 소정의 액체를 공급하고 그 공급된 액체를 가압하는 액압수단(30)이 위치된다.

여기서, 상기 액압수단(30)은 가압펀치부(31)와, 상기 가압펀치부(31)에 동력을 제공하는 실린더부(32)로 이루어지는데, 상기 가압펀치부(31)는 상기 파이프(1)의 타단 입구에서 그 내부로 이동되면서 파이프(1)의 타단을 막아서 밀봉시킨 후, 상기 가압펀지부(31)에 구비된 액체공급구(미도시)를 통해 상기 파이프(1) 내부로 소정의 액체를 공급한다.

이렇게 파이프(1) 내부로 액체가 공급 완료되면 상기 가압펀치부(31)가 상기 실린더부(32)로부터 동력을 제공받아 상기 파이프(1)의 일단 쪽으로 서서히 이동되면서 상기 액체를 가압하게 되는데, 상기 파이프(1)의 일단 쪽, 정확하게는 파이프(1)의 확관부와 비확관부의 경계가 상기 밀봉수단(20)에 의하여 밀봉되어 있기 때문에 상기 가압펀치부(31)가 내부의 액체를 가압하면 액체는 상기 파이프(1)에 원주방향의 압력을 가하여 상기 파이프(1)가 상기 금형부재(10)의 성형부(10a) 형상을 따라 확장된다.

이때, 상기 파이프(1)의 확관부와 비확관부의 경계를 실링하여 상기 액압수단(30)이 파이프(1) 내부의 액체를 가압할 때 액체가 상기 금형부재의 성형부(10a) 내에서만 머물도록 하는 상기 밀봉수단(20)은, 다시 탄성력을 갖는 실링부재(21)와, 상기 파이프(1)의 일단 쪽에서 삽입되어 상기 실링부재(21)에 소정의 힘을 가하는 이동대(22)와, 상기 이동대(22)가 실링부재(21)에 힘을 가할 때 상기 실링부재(21)가 밀리지 않도록 지지하는 지지대(23)를 기본적으로 포함한다.

물론, 상기 밀봉수단(20)에도 상기 이동대(22)가 이동하면서 실링부재(21)에 힘을 가할 수 있도록 동력을 제공하는 실린더부(24)가 필요함은 당연하다.

여기서, 상기 실링부재(21)는 파이프(1)의 확관부와 비확관부의 경계에 배치되는 것으로, 도3a에 나타낸 바와 같이 가운데에는 소정크기의 관통공(21a)이 형성되고 외주연의 형상은 상기 파이프(1)의 내경 형상과 같은 것이 바람직하며, 그 직경은 상기 파이프의 내경과 거의 동일한 것이 좋다.

이렇게 구성된 상기 실링부재(21)가 도3a에 나타낸 바와 같이 파이프(1)의 확관부와 비확관부 경계에 배치되고 나면 상기 실링부재(21)에 원주방향의 밀착력 을 제공하여 상기 실링부재(21)와 파이프(1) 사이의 틈새를 완전히 차단하기 위한 이동대(22)가 상기 파이프(1)의 일단 쪽에서 삽입되어 상기 실링부재(21)까지 닿을 수 있도록 이동된다.

상기 이동대(22)는 도3a에 도시된 바와 같이 그 끝단에 쐐기부(22a)가 구비되어 상기 쐐기부(22a)가 실링부재의 관통공(21a)에 삽입되면서 상기 관통공(21a)을 원주방향으로 확장시키게 된다.

이에 따라 탄성력을 갖는 상기 실링부재(21)가 파이프(1)의 원주방향으로 밀착력을 가지게 됨으로써 파이프(1) 내부의 액체가 가압되어도 그 액체가 파이프(1)의 일단 쪽으로 누출되지 않게 된다.

이때, 상기 쐐기부(22a)의 끝단 크기는 상기 실링부재의 관통공(21a)보다 작아서 상기 쐐기부(22a)가 관통공(21a)에 초기 진입할 때 실링부재(21)의 측면에 걸리지 않고 용이하게 관통공(21a)안으로 진입될 수 있도록 하는 것이 좋다.

따라서, 상기 쐐기부(22a)가 상기 실링부재의 관통공(21a)을 지나면서 상기 실링부재(21)에 측방향 힘을 가하면 도3b와 같이 상기 실링부재(21)는 이동대(22)의 쐐기부(22a)에 의하여 관통공(21a)이 넓게 확장되면서 실링부재(21)의 외주연 또한 넓게 확장되는 변형이 수반되어 파이프(1) 내경에 밀착되는 것이다.

또한, 상기 이동대의 쐐기부(22a)가 상기 실링부재(21)에 원주방향의 힘을 가하기 위해서는 상기 실링부재(21)가 움직이지 않도록 지지되어야 하는바, 상기 실링부재(21)를 기준으로 이동대(22)가 진입되는 반대방향에는 상기 실링부재(21)를 지지하기 위한 지지대(23)가 배치된다.

상기 지지대(23)에는 상기 쐐기부(22a)가 실링부재의 관통공(21a)을 관통할 때 그 끝단이 수용될 수 있도록 실링부재(21)를 향하는 면에 요홈(23a)이 형성된다.

여기서, 상기 지지대(23)는 상기 파이프(1) 내에서 배치되는 구조상 상기 이동대(22)의 반대편에 자리하게 되는데, 상기 이동대(22)의 반대편에 있으면서 상기 실링부재(21)를 지탱하기 위한 힘을 제공하기 위해서는 상기 지지대(23)가 상기 액압수단(30)의 가압펀치부(31)에 내장되면서 가압펀치부(31)와는 별개로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지대(23)가 가압펀치부(31)에 내장되면 상기 지지대(23)는 액압수단(30) 측의 실린더부(32)로부터 동력을 제공받아야 함은 당연하다.

즉, 도1과 같이 금형부재(10)에 파이프(1)가 놓여 있는 상태에서 실링부재(21)를 파이프(1)의 확관부와 비확관부 경계에 놓아두고 상기 가압펀치부(31)에 내장된 지지대(23)가 상기 실링부재(21)까지 이동되어 실링부재(21)를 지지한 상태에서, 상기 파이프(1)의 일단에 이동대(22)가 상기 실링부재(21)를 향하여 이동하면서 상기 실링부재(21)에 원주방향의 밀착력을 가하면 파이프(1)의 확관부와 비확관부 경계가 완전히 밀봉된 상태가 된다.

이 상태에서 상기 가압펀치부(31)가 파이프(1)의 타단 입구를 막아 밀봉하고, 그 밀봉을 유지한 상태로 파이프(1) 내부로 액체를 공급한 후 내부에 액체가 가득 차면 상기 가압펀치부(31)가 서서히 파이프(1)의 내부로 이동하면서 액체를 가압하게 된다.

이렇게 상기 가압펀치부(31)가 액체를 가압하면 액압에 의하여 상기 파이프(1)가 원주방향으로 팽창하게 되는데, 이때 도4에 도시된 바와 같이 금형부재(10)의 성형부(10a) 형상을 따라 팽창이 이루어지게 된다.

한편, 상기 밀봉수단(20)은 도5에 도시된 바와 같은 구성을 가질 수도 있다.

도5에서 보면, 상기 밀봉수단(20)은 이동대(25)와 실링부재(26)만으로 구성된다.

상기 이동대(25)는 단부에 요홈(25a)이 형성되며, 상기 요홈(25a)에 탄성력을 갖는 실링부재(26)가 끼워져 파이프(1)의 확관부와 비확관부 경계까지 이동된다.

이때, 상기 실링부재(26)가 위치되는 부분의 실링효과를 배가시키기 위하여 상기 실링부재(26)가 설치되는 곳에 대응되는 금형부재(10)에는 상기 실링부재(26) 쪽으로 돌출부(13)가 돌출형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 장치에 의하면,

소정의 성형부(10a)를 갖는 금형부재(10)에 소정길이의 파이프(1) 일부를 장착하고, 상기 파이프(1)에서 확관이 필요한 곳과 필요치 않은 경계 부위를 밀봉한 다음, 파이프(1)의 다른 쪽 입구를 막고 내부로 액체를 공급한 후 그 액체를 가압하여 파이프(1)를 금형부재(10)의 성형부(10a) 형상대로 액압 성형하는 것이 가능 하게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능하지만 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 파이프에 부분적으로 확관이 필요한 경우에 부분확관이 필요한 곳만을 액압 성형을 이용하여 제조함으로써 전반적인 제조공정을 줄이고 반복 정밀도가 뛰어난 파이프의 제조가 가능토록 하면서 액압 성형을 위한 고가의 금형 크기를 최소화하여 제조원가를 대폭 절감하는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 내측으로 성형부를 가지며 그 성형부로 파이프의 일부가 삽입되도록 하는 금형부재;

   상기 파이프의 확관부와 비확관부의 경계를 밀봉하는 밀봉수단; 및

   상기 파이프의 타단을 막아서 파이프 내부의 밀봉을 유지하고 그 상기 파이프 내부로 액체를 공급하여 상기 파이프의 내부를 가압하는 액압수단을 포함하여 구성되며,

   상기 액압수단은

   상기 파이프의 타단이 밀봉되도록 배치되며, 액체를 상기 파이프 내부로 공급하고, 상기 액체를 가압하기 위하여 상기 밀봉수단의 위치로 이동 가능하게 구성되는 가압펀치부; 및

   상기 가압펀지부에 구동력을 제공하는 실린더부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 금형부재는 하면에 상기 성형부가 형성된 상부금형과;

   상면에 상기 성형부가 형성된 하부금형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 밀봉수단은 중앙부에 관통공이 형성되고, 상기 파이프 내경에 해당되는 직경을 갖는 탄성재질의 실링부재;와

   상기 가압펀치부와 마주하는 방향으로 상기 실리부재와 접하도록 이동 가능하게 상기 파이프의 내부에 배치되며, 상기 실링부재의 관통공에 삽입되는 쐐기부가 구비되는 이동대; 및

   상기 이동대와 실링부재를 사이에 두고 마주하도록 배치되며, 상기 이동대의 이동 방향과 대응하는 방향으로 밀착력을 제공하는 지지대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 지지대는 상기 가압펀치부에 내장되고, 가압펀치부를 구동하는 실린더부로부터 동력을 공급받아 상기 실링부재 방향으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 밀봉수단은 단부에 요홈이 형성되며, 상기 파이프의 내부에서 확관부와 비확관부의 경계 위치로 이동 가능하게 구비되는 이동대; 및

   상기 이동대의 요홈에 장착되어 상기 파이프 내부면에 밀착되어 상기 확관부와 비확관부의 경계 위치를 밀봉시키는 실링부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 실링부재의 위치와 대응하는 금형부재의 위치에는 상기 실링부재 방향으로 돌출되는 돌출부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 금형부재의 외측에는 금형부재 밖으로 노출되는 파이프를 지지하는 수평지지대가 더 구비된 것을 특징으로 하는 부분 확관부를 갖는 파이프 제조장치.

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