KR100367225B1 - 튜브의절단방법및장치 - Google Patents

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Abstract

압출금속튜브를 소정의 길이로 절단하는 절단기에 있어서의 제조속도가 낮은 것을 해소하기 위하여, 스코어링나이프(68)를 반송하는 롤러(66)에 의하여 형성되는 절단니프에 금속튜브(46)의 코일(42)을 공급하는 릴(44)을 포함하고, 압출금속튜브(46)를 연속으로 절단하는 장치를 제공한다. 튜브는 연속으로 동작하는 세트의 이송롤러(70)에 의하여 니프를 통하여 연속으로 이동하고, 다음에 빠른 속도로 구동되는 세트의 당김롤러(74)를 통과하여, 튜브(46)가 인장력을 받도록 절단홈이 이루어진 곳에서 절단시킨다. 또한, 압출금속튜브를 연속으로 절단하는 방법이 개시(開示)되어 있다.

Description

튜브의 절단방법 및 장치
본 발명은 튜브의 절단방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 길이 방향 치수와 폭방향 치수를 가지는 납작한 횡단면의 압출금속튜브를 연속으로 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
병렬 흐름(parallel flow) 열교환기가 1986년에 도입된 이후 그 보편성이 높아졌다. 병렬 흐름 열교환기는 특히 응축기 또는 증발기로서 사용되고, 비교적 작은 수압경(hydraulic diameter)(즉, 약 0.07" 이하의 수압경)의 다수의 유로가 있을 때 월등한 효과가 있다. 병렬 흐름 열교환기는 알루미늄 부품으로 용이하게 형성되고, 따라서 경량이다. 이와 같이, 병렬 흐름 열교환기는 차량의 중량을 저감시키는데 기여하기 때문에 자동차용품에 매우 적합하고, 에너지를 절감하게 한다.
공기조화기 또는 냉동기기에 사용될 때, 병렬 흐름 열교환기는 열교환기 자체가 비교적 작은 내부 용적을 가지며, 이로써 필요한 냉매 충전(refrigerant charge)을 저감하고, 따라서 시스템 누출의 경우에 대기에 방출되는 냉매의 양을 저감시키는 것으로서, 환경적으로 우수하다.
또한, 병렬 흐름 열교환기는 예를 들면 CFC-12보다 오존층에 미치는 위험이 상당히 낮은 냉매를 포함하여 각종의 냉매를 사용하는데 적합하다.
하나의 전형적인 병렬 흐름 구성이 건틀리(Guntly) 등의 미합중국 특허 제 4,998,580호에 기재되어 있다. 상기 특허를 검토하면 2개의 대향하는 헤더 사이에서 기하학적 형상 및 수압적으로 평행한 납작한 횡단면의 다수의 튜브를 사용하는 것을 특징으로 하는 병렬 흐름 열교환기를 잘 알 수 있을 것이다.
상기 특허 제4,998,580호에 기재되어 있는 바와 같이, 납작한 튜브를 이른바 "조립튜브(fabricated tube)"라고 했는데, 그것은 그들이 납작한 튜브의 내측 양면에 납땜하는 것과 같이 납작한 횡단면의 튜브에 파형의 인서트를 넣거나, 인서트를 접합하여 만들었기 때문이다. 그러나, 건틀리의 상기 특허 제4,998,582호에시 알 수 있는 것과 동일한 식으로 압출튜브도 양호하게 동작할 수 있다.
병렬 흐름 열교환기의 보편성이 증가됨에 따라서, 튜브의 내부에 인서트를 조립하는 비용을 절감하기 위한 생각에서 병렬 흐름 열교환기에 사용할 압출튜브를제공하는 튜브압출기술도 또한 향상되었다.
따라서, 병렬 흐름 열교환기의 조립에 필요한 비교적 짧은 길이로 압출튜브를 절단하는 수단이 요구되었다.
이러한 튜브를 절단하는 여러가지 기술이 제안되었다.
미합중국 특허 제5,133,492호(1992년 7월 28일, Wohrstein)에 있어서, 납작한 튜브를 그 튜브의 길이 방향의 대향하는 양면에 절단홈을 만드는 것이다. 이 절단홈은 절단깊이가 그 지점에서 튜브의 벽두께보다 작다.
튜브의 대향하는 양면에 절단홈을 만드는 튜브의 파지장치의 사용에 따라서, 튜브에 분리력이 인가된다. 그것은 또한 약화된 곳에서 튜브를 파단하도록 하는 절단홈의 한쪽에서 튜브의 자유단이 깨끗하지 않게 된다.
상기 방법에 있어서 하나의 난점은 파단이 튜브의 길이 전체를 따라서 특히 깨끗하지 않은 것이다. 이러한 튜브가 종래에는 2개 정도의 적게 형성되는 내부웨브를 가지나, 근래에는 8 이상의 비교적 작은 수압경의 내부유로를 가짐에 따라서, 깨끗하지 못한 파단은 납땜금속의 플러깅(plugging) 또는 하나 또는 그 이상의 채널의 부분폐색(occluding)을 가져오며, 이에 따라 흐름의 차단 및 열교환 효율을 감소시키는 결과를 가져왔다.
유사한 방법이 미합중국 특허 제5,249,345호(1993년 10월 5일, Virsik등)에 기재되어 있다. 이 특허는 튜브에 절단홈을 만들기보다는, 절단홈을 형성함에 있어서 튜브 측벽으로부터 금속을 실질적으로 제거하는 것이다. 길이방향으로 서로 떨어져 이동하는 클램프를 사용함으로써, 튜브의 절단홈에 인장력이 작용하게 하여튜브를 파단하는 것이다. 이 특허의 방법에 의한 튜브의 절단은 동일한 잠재적 플러깅의 문제가 생긴다.
또한, 이들 두 방법은 모두 튜브가 간헐적으로 전진하고, 다음에 튜브가 처리되어지는 동안 정지하므로, 비교적 저속이다. 결과적으로, 소정의 길이의 튜브를 소정 수만큼 제조하는데 소비시간이 너무 많고, 따라서 고가이다.
본 발명은 하나 이상의 상기 문제점을 해소하는 것이다.
본 발명의 주목적은 단면이 납작한 튜브를 절단하는 신규의 개량된 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 튜브를 절단하는 신규의 개량된 장치를 제공하는 것이다.
더 상세하게는, 본 발명의 목적은 제조효율을 최대화하고, 튜브절단처리를 경제적으로 하기 위하여, 튜브를 연속으로 이송하면서 납작한 튜브를 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 튜브 절단 방법은 길이와 폭을 갖는 납작한 횡단면의 연속적인 튜브를 절단하는 방법으로서, (a) 금속튜브를 연속적으로 절단부 내로 전진시키는 단계, (b) 절단 부에서, 금속튜브의 폭 방향으로 형성된 튜브벽에는 홈을 내지 않고, 금속튜브의 길이 방향으로 형성된 튜브벽에만 홈을 내는 단계, 그리고 (c) 절단부의 하류에서 (a) 단계의 상기 금속튜브의 전진속도보다 큰 속도로 상기 금속튜브를 전진시키는 단계를 포함한다. 이에 따라, 튜브는 인장력을 받고, 단계(b)에 의하여 행해진 정렬된 절단에 의한 절단홈(scorc)에서 분리된다. 이 방법은 완전히 연속적이고, 튜브의 간헐적인 정지나 시작을 요하지 않는다. (a) 단계는 상기 금속튜브를 상기 절단 부 내로 끌어당기는 것일 수 있다.
또한 (a)단계는 절단부의 하류에 위치하고 마찰계수가 높은 구동면을 갖는 한 쌍의 제1 롤러를 금속튜브와 맞물리는 것이고, (c)단계는 제1 롤러의 하류에 위치하는 한 쌍의 제2 롤러를 금속튜브와 맞물리는 것일 수 있다.
(b) 단계는 회전속도가 동기된 한 쌍의 롤러 사이로 금속튜브를 전진시키는 것이고, 롤러는 절단면을 갖는 칼날을 구비하고, 칼날이 상기 롤러의 표면에서 외측으로 돌출한 거리는 상기 금속튜브의 인접 벽에 홈을 낼 수 있을 정도로서 상기 금속튜브 폭의 절반을 관통하기에는 부족한 정도일 수 있다. 여기서 롤러는 금속튜브를 치수 맞춤하기 위하여 금속튜브를 폭방향으로 추가적으로 비탄성 압축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절단 방법은 열교환기용 튜브를 미리 정해진 길이로 절단하는 방법으로서, (a) 길이와 폭을 가지는 납작한 횡단면의 길다란 압출 알루미늄 튜브를 제1 연속 속도로 전진시키는 단계, (b) 튜브를 원하는 폭으로 치수 맞춤하기 위하여, 튜브를 비탄성 압축하는 이격된 롤러에 상기 튜브를 길이방향으로 맞물리는 단계, (c) 단계(b)와 동시에, 상기 튜브의 양 측벽을 정렬된 칼과 길이 방향으로 맞물리어, 상기 튜브 전체를 절단하지 않고 상기 튜브의 측벽에 홈을 내는 단계, (d) 튜브를 원하는 길이로 치수 맞춤하기 위하여, 상기 튜브를 압축하는 이격된 롤러에 상기 튜브를 길이방향으로 맞물리는 단계, 그리고 (e) 제1 연속속도보다 큰 제2 속도로 튜브를 전진시켜서 상기 튜브를 미리 정해진 길이로 완전히 절단하는 단계를 포함한다.
제2 속도는 상기 제1 연속속도보다 적어도 2배인 것이 바람직하다.
(a) 단계는 (d)단계가 수행된 후에 상기 튜브를 이송수단과 맞물리는 것이 바람직하다. (d)단계는 (b)단계 및 (c)단계가 수행된 후에 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 절단 방법은 연속된 압출금속튜브를 미리 정해진 길이로 절단하는 방법으로서, (a) 폭과 길이를 가지는 납작한 횡단면의 연속된 압출 금속 튜브의 코일을 준비하는 단계, (b) 코일로부터 튜브를 연속으로 이송하여 튜브를 일직선으로 펴는 단계, (c) 튜브의 길이와 폭 중 하나를 초기 치수 맞춤하는 단계, (4) 튜브의 길이와 폭 중 다른 하나를 초기 치수 맞춤하는 단계, (e) 튜브의 길이 방향으로 튜브벽의 적어도 일부에 절단홈을 형성하는 단계, (f) 튜브의 폭을 최종 치수 맞춤하는 단계, (g) 튜브의 길이를 최종 치수 맞춤하는 단계, (h) 튜브에 제1 구동력을 연속으로 가하는 단계, 그리고 (i) 제1 구동력보다 큰 제2 구동력을 튜브에 가하여, 절단홈이 형성된 곳에서 튜브를 절단하는 단계를 순차적으로 포함한다.
(e)단계 및 (f)단계는 각각 절단날을 가지는 한쌍의 인접하는 롤러에 의하여 형성되는 홈내기 및 치수 맞춤 부 내로 튜브를 이동시킴으로써 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 절단 장치는 기계프레임을 포함하고, 압출 금속 튜브를 미리 정해진 길이로 연속 절단하는 장치로서, 기계프레임에 설치되고, 미리 정해진 길이로 절단될 연속된 금속튜브를 공급하는 수단, 기계프레임에 설치되고, 공급수단으로부터 튜브를 출구단으로 이송하기 위한 이송로를 형성하는 수단, 이송로의 양측에 인접하여 대향하게 설치되어 튜브의 측벽에 홈을 내는 절단날을 포함하는 홈 형성 수단, 이송로를 따라서 제1 속도로 튜브를 연속적으로 이송하는 수단, 기계프레임의 이송 수단의 하류에 설치되고, 튜브에 인장력을 가해서 절단할 수 있도록 튜브를 제1 속도보다 가속하기 위한 수단을 포함하고, 홈 형성 수단은 이송로의 양측에 대항하여 설치된 한 쌍의 절단 날을 튜브의 이송 속도와 동일한 속도로 이동시키는 수단을 포함한다.
홈 형성 수단은 튜브가 이송로를 따라 이동할 때 절단 날이 상기 튜브와 주기적으로 맞물리도록 하며, 이송로를 따라 이송되는 튜브와 마찰 물림되는 날 장착 수단을 포함하고, 이 마찰물림에 의해 상기 튜브가 이송되는 것이 바람직하다.
이송수단은 이송로에서 홈 형성 수단의 하류에 위치하는 것이 바람직하며 서보모터, 서보모터를 제어하는 서보시스템, 그리고 이송로에서 튜브의 이송을 감지하고, 감지 신호를 서보시스템에 공급하는 엔코더를 포함한다.
또한 이동수단은 이 이송수단에 연결되어 이를 구동하고, 이 이동수단과 이 이송수단 사이에 삽입된 클러치 및 튜브의 이송을 감지하는 엔코더를 포함하고, 엔코더는 주기적으로 클러치를 동작시켜 이동수단이 동작하게 하는 것이 바람직하다.
클러치는 일 회전클러치인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 절단 장치는 길이와 폭을 가지는 납작한 튜브를 절단하기 위한 장치로서, 튜브의 폭을 따라서 맞물리어 튜브를 원하는 길이를 갖게 변형시키는 제1 치수 맞춤롤러 및 튜브의 길이를 따라서 맞물리어 튜브를 원하는 폭을 갖게 변형시키는 제2 치수 맞춤롤러를 더 포함한다. 제1 치수 맞춤롤러와 제2 치수 맞춤롤러가 각각 두쌍이 설치되고, 두 쌍 중 앞은 초기 치수 맞춤을 행하고, 뒤는 최종 치수 맞춤을 수행한다. 두 쌍 중 뒤는 홈 형성수단을 추가로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절단 장치는 길이와 폭을 가지는 납작한 단면의 압출 금속튜브를 연속으로 절단하는 장치로서, 입구단과 출구단을 가지는 기계프레임, 기계프레임상의 입구단에서 코일로부터 튜브를 받아서 튜브를 일직선으로 펴는 롤러, 튜브와 맞물리어 튜브폭을 초기 치수 맞춤하는 한 쌍의 제1 롤러와, 제1 롤러와 90°로 설치되고 상기 튜브와 맞물리어 튜브길이를 초기 치수 맞춤하는 한 쌍의 제2 롤러로 이루어지는 기계프레임상의 초기 치수 맞춤롤러, 기계프레임에서 제1 및 제2 롤러의 하류에 설치되어 튜브폭을 최종 치수 맞춤하고, 튜브의 측면에 절단홈을 만드는 절단날을 구비하는 상기 기계프레임상의 한 쌍의 홈내기 및 치수 맞춤롤러, 기계프레임에서 상기 절단 및 치수 맞춤롤러의 하류에 설치되고 튜브와 맞물리어 튜브길이를 최종 치수 맞춤하는 한쌍의 제3 롤러, 기계프레임에서 제3 롤러의 하류에 설치되고, 일직선으로 펴는 롤러, 제1, 제2 및 제3 롤러와 홈내기 및 치수 맞춤 롤러 사이로 튜브를 연속적으로 끌어당기는 이송롤러, 이송롤러로부터 튜브를 받는 상기 프레임상의 가이드롤러, 그리고 상기 출구단에 설치되고 가이드롤러로부터 상기 튜브를 받으면서 이에 인장력을 가하는 당김롤러를 포함한다. 이송롤러 및 당김롤러는 모두 튜브와 맞물리기 위하여 마찰력이 높은 면을 가진다. 여기서 마찰력이 높은 면은 폴리우레탄인 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.
본 발명의 방법 및 장치에 사용되는 튜브에 대한 횡단면도를 제1도에 나타낸다. 이 튜브는 단부벽(18,20)으로 이어지는 측벽(14,16) 사이에 웨브(12)를 형성하여 3각형 또는 4각형의 복수의 채널을 갖도록 압출 성형된 것이다. 일반적인 경우, 튜브는 공지의 압출기술에 의하여 알루미늄으로 형성된다. 이러한 튜브는 압출시 고정밀도로 치수를 제어하기 어려우므로 통상적으로 그 길이 및 폭은 최종치수보다 크게 형성되어 있다. 보통 측벽(14,16) 사이의 폭은 튜브의 공칭규격보다 0.001"∼0.007" 크게 한다.
종래 기술에 의하면, 제2도에 나타낸 바와 같이, 측벽(14,16)에 절단홈(22,24)을 형성한다 그러나, 절단홈(22,24)은 측벽(14,16)을 완전히 관통하는 깊이가 아니라는 것을 알 수 있다.
이에 대하여 제3도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 절단홈(26,28)은 단부력(18,20)은 그대로 두면서, 측벽(14,16)내에 각각 위치하여 튜브의 공동(空胴) 내부(30)로 각 벽을 완전히 관통하여 들어가기에 충분한 깊이로 형성된다. 이것은 절단홈(26,28)이 형성된 후 이어서 튜브가 인장력을 받게 될 때 매우 깨끗하고 신속하게 형성된 파단을 얻을 수 있으므로 하나 이상의 내부유로(10)가 막힐 염려가 없다. 동시에, 본 발명은 절단홈(22,24)과 같이, 측벽(14,16)을 완전히 관통하지 않는 홈으로 할 수도 있다는 것을 특기한다.
제4도 및 제5도에 있어서, 본 발명의 방법 및 장치에 대하여 더 상세히 설명한다. 이 장치는 도면부호(40)로 나타낸 코일 풀기용 테이블을 포함한다.도면부호(42)로 나타낸 튜브의 코일은 공지된 방법으로 테이블(40)에 결합된 스핀들(44)에 설치될 수 있다. 코일(42)로부터 나온 튜브의 스트랜드(46)는 스핀들(44)에 의하여 당겨지고, 또 다른 예로서, 필요하면 스핀들은 동력구동될 수 있다.
어떤 경우에도, 장치는 도면부호(50)로 나타낸 기계프레임을 포함한다. 프레임(50)은 입구단(52) 및 출구단(54)을 포함한다. 입구단에는 수직측에 대하여 회전하도록 설치된 1쌍의 제1 롤러(56)가 있고 스트랜드(46)의 양쪽에 설치되어 있다. 이 롤러(56)는 스트랜드에 대하여 단순한 가이드롤러이고, 기계프레임(50)상에서 이송로에 따라서 이송되도록 안내한다.
롤러(56)는 튜브 길이 방향의 축 길이보다 실질적으로 더 큰 원통면을 가진다.
롤러(56)의 다음에는 홈이 있는 1쌍의 롤러(58)가 설치되어 있다. 이 롤러(58)는 수평축에 대하여 회전하도록 프레임(50)에 장착되어 있다. 이 롤러(58) 또한 가이드 롤러이고. 튜브스트랜드(46)의 폭 방향으로 맞물린다.
가이드롤러(58)의 다음에는 수평축에 대하여 회전하는 일련의 롤러(60)가 설치되어 있다. 롤러(60)도 또한 홈이 있고, 롤러(60)의 홈은 튜브폭을 알맞게 수용할 수 있는 크기로 되어 있고, 제5도에 도시된 바와 같이 서로 엇갈리게 위치하고 있다. 롤러(60)는 스트랜드(46)를 직선으로 펴는 롤러로서 동작한다.
이 롤러(60)의 다음에는 수직축에 대하여 회전하는 1쌍의 치수 맞춤롤러(62)가 설치되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 튜브(46)는 사출성형기에서 나올 때에 최종치수보다 큰 치수로 성형되어 있다. 열교환기내에서 후속의 튜브조립체에 큰튜브가 장애가 되지 않게 하기 위해서 롤러(62)는 튜브를 그 폭에 대하여 비탄성 압축하여 튜브의 제1 초기 치수 맞춤을 수행한다. 즉, 롤러(62)는 튜브의 양측에 맞물려서, 폭방향으로 작용한다. 롤러(62)는 원통형이다.
롤러(62)가 제1 초기 치수 맞춤을 수행한 후 제2 초기 치수 맞춤 처리가 수행된다. 수평축에 대하여 회전하는 1쌍의 롤러(64)는 튜브를 그 길이에 대하여 비탄성 압축한다. 롤러(64)는 홈이 있다. 튜브스트랜드(46)가 롤러(64)를 지나면 그 길이와 폭이 모두 원하는 치수에 매우 가깝게 된다.
본 발명의 제1실시예로서, 롤러(64)의 다음에 1쌍의 홈 내기 및 치수 맞춤 롤러(66)를 설치한다. 롤러(66)는 수직축에 대하여 회전하고, 그 원통 외주면에 절단날(68)을 갖고 있다. 롤러(66)는 타이밍기어 등으로 서로 연결되어 동일한 각속도로 동기하여 반대방향으로 회전한다. 절단 날(68)을 가진 롤러(66)는 절단부를 형성하며, 치수 맞춤 롤러(64)로부터 나온 튜브스트랜드(46)는 이 절단부로 들어간다.
통상의 경우, 롤러(66)는 각각 하나의 절단 날(68)을 갖는다. 절단 날(68)은 함께 회전하며, 튜브스트랜드(46)가 전진함에 따라서 대향하는 양측 측벽(14,16)(제3도)에 홈(26,28)을 동시에 만든다.
절단 날(68)은 종래의 날 재료로 제작한 것이고, 약18°∼32°범위의 각도를 가지는 날을 한면 또는 양면에 만들 수 있다. 양면에 날을 만들 때, 반드시 그렇게 할 필요는 없으나 대칭으로 만든다.
절단시 적절한 튜브의 길이를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 원하는 튜브길이와 같은 외주길이를 갖는 롤러(66)를 선택한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 만일 튜브길이가 달라질 때는, 크기가 다른 세트의 롤러(66)로 전환할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에서 롤러(66)는 스트랜드(46)와의 마찰접촉에 의해서만 구동된다. 많은 예에 있어서, 튜브스트랜드(46)가 기계프레임(50)상의 이송로를 통하여 이동할 때에, 롤러(66)의 표면이 튜브스트랜드(46)에 마찰접촉하여 맞물리는 이외에, 어떤 것도 롤러(66)의 표면에 형성할 필요는 없다. 그러나, 만일 슬립이 일어난다면, 롤러(66) 중 하나 또는 양쪽의 원통면상에 요철을 형성함으로서 이를 방지할 수도 있다.
또한 롤러(66)는 튜브스트랜드에 최종 치수 맞춤 처리를 수행할 수 있도록 충분하게 근접하여 설치되어 있다. 즉, 튜브가 롤러(66)에 의하여 형성된 절단부를 통과할때 이들은 튜브를 비탄성 변형시킨다.
튜브스트랜드(46)가 롤러(66)에서 나오고 나서, 튜브길이를 최종 치수 맞춤 처리하는 최종 치수 맞춤 롤러(69)로 들어간다. 이 롤러(69)는 수평측에 대하여 회전하며, 튜브의 단부벽(18,20)(제1도)에 대하여 치수맞춤한다.
다음에, 튜브스트랜드(46)는 3쌍의 구동롤러(70) 사이를 통과한다. 롤러(70)는 모터(71) 등에 의하여 수직축에 대하여 구동되고, 따라서 이들의 외주변 각속도가 장치를 통과하는 스트랜드(46)의 속도와 동일하도록 하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 롤러(70)가 튜브스트랜드(46)를 견고하게 파지할 수 있을 만큼 높은 마찰면(즉, 높은 마찰계수)을 가지고, 전술한 여러 장치를 통과할 수 있도록릴(44)로부터 튜브스트랜드를 당기고, 또한 제3도에 도시된 바와 같이 튜브가 홈(26,28)에서 절단되기에 충분한 상당히 큰 인장력 하에 놓이도록 하는 것이다. 높은 마찰면을 형성하는데 사용할 수 있는 방법으로는 롤러(70)를 폴리우레탄으로 피복하는 것이다.
최대의 마찰을 확실하게 보장하기 위하여, 롤러(70)는 접촉면적을 최대로 하기 위하여 튜브의 길이방향을 따라서 맞물린다.
튜브가 구동롤러(70)로부터 나온 후, 수평축에 대하여 회전하는 가이드롤러(72)를 통과하고, 다음에 프레임의 출구단(54)에 위치한 1쌍의 당김롤러(74)로 들어간다. 당김롤러(74)는 수직축에 대하여 회전하고, 이송롤러(70)와 같이 튜브의 측벽(14, 16)을 상당한 마찰력으로 견고하게 파지한다. 또한, 당김롤러(74)는 이송롤러(70)의 각속도 보다 큰 각속도를 가지는 속도로 모터(76)에 의하여 구동되는 데, 바람직하게는 2배 또는 3배이상으로 구동된다. 이에 따라, 당김롤러(74)는 장치로부터 튜브스트랜드(46)를 가속시키게 되어 튜브스트랜드는 인장력을 받게 된다. 당김롤러(74)와 튜브(46) 사이의 양호한 마찰접촉으로 인해서, 튜브 단부가 홈(26,28)(제3도)으로부터 매우 깨끗하게 절단되므로 하나 이상의 유로(10)(제1도)가 후속적인 납땜처리중에 막혀질 가능성이 거의 없다. 원하는 튜브길이를 얻기 위해서는 이송롤러(70) 중에서 가장 하류의 롤러를 당김롤러(74)로부터 원하는 튜브길이보다 멀리 떨어지게 위치시키는 것이 좋으나 원하는 튜브길이의 2배보다는 짧아야 한다. 그 이유는 튜브의 홈 부분이 이송롤러(70)로부터 나온 후 곧 파단이 일어나도록 간격을 두는 통상의 경우에서는가이드롤러(72)가 튜브의 자유단부를 당김롤러(74)로 안내시킬 수 있어야 하기 때문이다.
이송롤러(70) 또는 당김롤러(74)는 필요에 따라 같은 기능을 수행하는 다른 요소로 대체할 수 있다. 예를 들면, 튜브(46)를 그 사이에 파지하는 대향 크롤러트랙터형 트랙벨트를 어느 한쪽 또는 양쪽 위치에 사용할 수 있다.
본발명의 다른 실시예로서 당김롤러(74)는 튜브(46)와 비접촉상태에 있다가 파지명령에 따라서 튜브(46)를 파지하는 롤러로 대체될 수 있다. 이와 유사하게, 튜브(46)를 파지하는 고속의 축방향 이동형 클램프패드를 사용할 수도 있다.
제4도 및 제5도에 나타낸 장치의 형태는 비교적 단순하기 때문에 매우 바람직하다. 그러나, 홈내기 및 치수 맞춤 롤러(66)의 직경은 원하는 튜브의 길이에 따르는 것이 필요하므로, 특히 길다란 튜브길이로 형성되어야 할 때에는, 본 발명의 다른 실시예를 이용할 수도 있다. 이러한 다른 실시예에서는, 날(68)이 없는 롤러(66) 등으로 최종 치수 맞춤 처리를 수행할 수 있다. 절단 장치를 롤러(66)나 그 상류에 추가 설치할 수 있다. 이 절단 장치는 절단 칼(82)을 갖는 1쌍의 롤러(80)(제6도)를 포함할 수 있다. 롤러(80)는 샤프트(84)상에서 수직축에 대하여 회전하고, 맞물린 타이밍 기어(86)는 동기회전하여 절단 칼(82)이 정렬하도록 한다.
여기서는 롤러(80)가 튜브폭보다 큰 절단 부를 형성하므로 통상의 동작에서는 튜브스트랜드(46)가 롤러(80)사이로 자유로이 그대로 통과하도록 한다. 그러나, 절단 칼(82)의 절단 날은 튜브에 원하는 절단홈을 만들 수 있도록 충분하게 근접되어 있다.
샤프트(84)중 하나는 쉬브(sheave)(90)를 포함한다. 이 쉬브(90)는 이송롤러(70)를 구동하는 모터(71)에 타이밍벨트(92)를 통하여 연결된다. 여기서는 롤러(80)가 구동될 때 튜브스트랜드(46)가 기계(50)를 통하여 이동하는 것과 동일한 속도로 칼(82)이 회전하도록 한다.
통상적인 일 회전클러치(94)가 쉬브(90)와 타이밍기어(86)의 사이에 삽입되어 있다. 공지된 바와 같이, 일 회전클러치는 기계적 또는 전기적 신호에 따라 동력을 전달하는 데, 이러한 신호를 받으면 단지 일 회전만으로 그 출력축을 구동한다.
또한 본 발명의 실시예는 스트랜드(46)가 기계를 통과할 때 스트랜드(46)에 접촉하는 휠형태의 입력부(wheel-like input)(98)를 가지는 엔코더(96)를 포함한다. 엔코더(96)는 그 이전의 절단 공정을 거친 후에 장치를 통과하는 스트랜드(46)의 길이를 펄스 열 형태의 신호로 길이제어회로(100)에 공급하고, 이 회로는 적당한 간격으로 일 회전클러치(94)를 동작시켜 절단 칼(82)이 튜브스트랜드(46)에 접촉함으로써 홈(26,28)(제3도)을 형성하도록 한다. 엔코더(96)는 기계를 통과하는 튜브스트랜드(46)의 이동량을, 예를 들면 입력부(98)의 1회전당 1,000회의 펄스 출력으로 나타낼 수 있다. 원하는 길이를 나타내는 펄스의 수가 축적될 때까지 통상의 카운터로 펄스의 수를 적산할 수 있다. 원하는 펄스의 수가 축적되면, 길이제어회로(100)는 일 회전 클러치(94)를 동작시키는 신호를 출력하고, 카운터를 리셋한 후 프로세스를 다시 시작한다.
다른 대안으로서, 엔코더(96)를 이용하여 길이 정보 및 속도 정보 모두를 통상적인 서보시스템(102)에 공급할 수 있다(제7도). 이 실시예에서는, 속도 피드백 센서(106)를 갖는 서보모터(104)가 샤프트(84) 중 하나를 구동한다. 앞에서와 같이 엔코더(96)는 적당한 간격으로 서보시스템(102)에 정보를 공급하여 서보모터(104)의 회전에 의해 절단 칼(82)이 구동되도록 지시한다. 또한 서보시스템(102)은 서보모터(104)에 동작속도를 지시하며, 동작의 실제속도는 피드백(106)을 통하여 서보시스템(102)에 피드백됨에 따라 통상적인 방법에 따른 어떠한 보정이라도 행해질 수 있다.
튜브가 가변 길이를 갖는다면, 롤러(58,60,64,69,72)의 하측 롤러의 축은 고정되고 상측 롤러의 축은 수직 방향으로 조정가능한 것이 바람직하다. 이에 따라 코일 풀기 테이블(40)을 조정하지 않고도 여러 다른 사이즈에 대한 설정을 신속하게 할 수 있다.
본 발명의 최선의 실시예는 치수 맞춤, 절단, 이송, 당김처리 순으로 실행하는 것이지만 이 순서는 필요한 경우 바뀌어도 된다. 예를 들면, 이송롤러를 절단 및 치수 맞춤 롤러보다 이전에 설치할 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 본 발명의 방법 및 장치는 종래기술에 비하여 실질적으로 경제적이고 제조상의 이점을 제공한다. 이송모터(71)의 연속동작에 의하여, 실제의 연속의 절단프로세스는 작업자에게 상당한 경제성을 얻도록 한다. 또한, 종래기술의 장치에 채용된 것과 같은 간헐적인 작동과 관련된 결점은 본 발명의 연속 작동을 통하여 완전히 해소된다.
또한, 절단될 튜브벽을 완전히 절단함으로써, 본 발명의 방법에 의한 프로세스 및 본 발명에 의한 장치로서 튜브 길이의 매우 깔끔한 단부를 얻을 수 있다. 튜브를 절단하기 위하여 당김롤러(74)에 의하여 절단홈이 형성된 튜브상에 가해져야 할 인장력을 감소시키기 때문에, 이 동일한 요인은 연속적인 작동을 가능하게 한다.
끝으로, 본 발명을 압출튜브에 관련하여 기재하였으나, 이른바 조립튜브의 절단에 있어서도 동일하게 적용할 수 있는 것은 물론이다.
제1도는 종래의 병렬 흐름 열교환기용 알루미늄압출튜브의 단면도.
제2도는 종래 기술에 따른 절단홈이 형성되어 있는 튜브의 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 절단홈이 형성되어 있는 튜브의 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 장치의 평면도.
제5도는 본 발명에 따른 장치의 측면도.
제6도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 분해사시도.
제7도는 본 발명에 따른 또다른 실시예의 분해사시도.

Claims (24)

  1. 길이와 폭을 갖는 납작한 횡단면의 연속적인 금속튜브를 절단하는 방법으로서,
    (a) 금속튜브를 연속적으로 절단부 내로 전진시키는 단계,
    (b) 상기 절단 부에서, 상기 금속튜브의 폭 방향으로 형성된 튜브벽에는 홈을 내지 않고, 상기 금속튜브의 길이 방향으로 형성된 튜브벽에만 홈을 내는 단계, 그리고
    (c) 상기 절단 부의 하류에서 상기 (a) 단계의 상기 금속튜브의 전진속도보다 큰 속도로 상기 금속튜브를 전진시키는 단계
    를 포함하는 튜브의 절단방법.
  2. 제1항에서,
    상기 (a) 단계는 상기 금속 튜브를 상기 절단 부 내로 끌어당기는 것인 튜브의 걸단 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 (a)단계는 상기 절단부의 하류에 위치하고 마찰계수가 높은 구동면을 갖는 한 쌍의 제1 롤러를 상기 금속튜브와 맞물리는 것이고, 상기 (c)단계는 상기 제1 롤러의 하류에 위치하는 한 쌍의 제2 롤러를 상기 금속튜브와 맞물리는 것인튜브의 절단방법.
  4. 제1항에서,
    상기 (b)단계는 회전속도가 동기된 한 쌍의 롤러 사이로 상기 금속튜브를 전진시키는 것이고,
    상기 롤러는 절단면을 갖는 칼날을 구비하고,
    상기 칼날이 상기 롤러의 표면에서 외측으로 돌출한 거리는 상기 금속튜브의 인접 벽에 홈을 낼 수 있을 정도로서 상기 금속튜브 폭의 절반을 관통하기에는 부족한 정도인 튜브의 절단방법.
  5. 제4항에서,
    상기 롤러는 상기 금속튜브를 치수 맞춤하기 위하여 상기 금속튜브를 폭방향으로 추가적으로 비탄성 압축하는 튜브의 절단방법.
  6. 열교환기용 튜브를 미리 정해진 길이로 절단하는 방법으로서,
    (a) 길이와 폭을 가지는 납작한 횡단면의 길다란 압출 알루미늄 튜브를 제1 연속속도로 전진시키는 단계,
    (b) 상기 튜브를 원하는 폭으로 치수 맞춤하기 위하여, 상기 튜브를 비탄성 압축하는 이격된 롤러에 상기 튜브를 길이방향으로 맞물리는 단계,
    (c) 상기 (b)단계와 동시에, 상기 튜브의 양 측벽을 정렬된 칼과 길이 방향으로 맞물리어, 상기 튜브 전체를 절단하지 않고 상기 튜브의 측벽에 홈을 내는 단계.
    (d) 상기 튜브를 원하는 길이로 치수 맞춤하기 위하여, 상기 튜브를 압축하는 이격된 롤러에 상기 튜브를 길이방향으로 맞물리는 단계, 그리고
    (e) 상기 제1 연속속도보다 큰 제2 속도로 튜브를 전진시켜서 상기 튜브를 미리 정해진 길이로 완전히 절단하는 단계
    를 포함하는 튜브의 절단방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 속도는 상기 제1 연속속도보다 적어도 2배인 튜브의 절단방법.
  8. 제6항에서,
    상기 (a)단계는 상기 (d)단계가 수행된 후에 상기 튜브를 이송수단과 맞물리는 것인 튜브의 절단방법.
  9. 제6항에서,
    상기 (d)단계는 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계가 수행된 후에 수행되는 튜브의 절단방법.
  10. 연속된 압출금속튜브를 미리 정해진 길이로 절단하는 방법으로서,
    (a) 폭과 길이를 가지는 납작한 횡단면의 연속된 압출 금속 튜브의 코일을 준비하는 단계,
    (b) 상기 코일로부터 상기 튜브를 연속으로 이송하여 상기 튜브를 일직선으로 펴는 단계,
    (c) 상기 튜브의 길이와 폭 중 하나를 초기 치수 맞춤하는 단계,
    (d) 상기 튜브의 길이와 폭 중 다른 하나를 초기 치수 맞춤하는 단계,
    (e) 상기 튜브의 길이 방향으로 튜브벽의 적어도 일부에 절단홈을 형성하는 단계,
    (f) 상기 튜브의 폭을 최종 치수 맞춤하는 단계,
    (g) 상기 튜브의 길이를 최종 치수 맞춤하는 단계,
    (h) 상기 튜브에 제1 구동력을 연속으로 가하는 단계, 그리고
    (i) 상기 제1 구동력보다 큰 제2 구동력을 상기 튜브에 가하여, 상기 절단홈이 형성된 곳에서 튜브를 절단하는 단계
    를 순차적으로 포함하는 튜브의 절단방법.
  11. 제10항에서, 상기 (e)단계 및 상기 (f)단계는 각각 절단날을 가지는 한쌍의 인접하는 롤러에 의하여 형성되는 홈내기 및 치수 맞춤 부 내로 튜브를 이동시킴으로써 동시에 수행되는 튜브의 절단방법.
  12. 기계프레임을 포함하고, 압출 금속 튜브를 미리 정해진 길이로 연속 절단하는 장치로서,
    상기 기계프레임에 설치되고, 상기 미리 정해진 길이로 절단될 연속된 금속튜브를 공급하는 수단,
    상기 기계프레임에 설치되고,상기 공급수단으로부터 상기 튜브를 출구단으로 이송하기 위한 이송로를 형성하는 수단,
    상기 이송로의 양측에 인접하여 대향하게 설치되어 상기 튜브의 측벽에 홈을 내는 절단날을 포함하는 절단홈 형성 수단,
    상기 이송로를 따라서 제1 속도로 상기 튜브를 연속적으로 이송하는 수단,
    상기 기계프레임의 상기 이송 수단의 하류에 설치되고, 상기 튜브에 인장력을 가해서 절단할 수 있도록 상기 튜브를 상기 제1 속도보다 가속하기 위한 수단,
    을 포함하고,
    상기 절단홈 형성 수단은 상기 이송로의 양측에 대항하여 설치된 한 쌍의 상기 절단 날을 상기 튜브의 이송 속도와 동일한 속도로 이동시키는 수단
    을 포함하는 튜브의 절단장치.
  13. 제12항에서,
    상기 절단홈 형성 수단은 상기 튜브가 상기 이송로를 따라 이동할 때 상기 절단날이 상기 튜브와 주기적으로 맞물리도록 하며, 상기 이송로를 따라 이송되는 튜브와 마찰 물림되는 날 장착 수단을 포함하고, 상기 마찰물림에 의해 상기 튜브가 이송되는 튜브의 절단장치.
  14. 제12항에서,
    상기 이송수단은 상기 이송로에서 상기 절단홈 형성 수단의 하류에 위치하는 튜브의 절단장치.
  15. 제12항에서,
    상기 이동수단은
    서보모터,
    상기 서보모터를 제어하는 서보시스템, 그리고
    상기 이송로에서 상기 튜브의 이송을 감지하고, 감지 신호를 상기 서보시스템에 공급하는 엔코더
    를 포함하는 튜브의 절단장치.
  16. 제12항에서,
    상기 이동수단은 상기 이송수단에 연결되어 이를 구동하고, 상기 이동수단과 상기 이송수단 사이에 삽입된 클러치 및 상기 튜브의 이송을 감지하는 엔코더를 포함하고,
    상기 엔코더는 주기적으로 상기 클러치를 동작시켜 상기 이동수단이 동작하게 하는 튜브의 절단장치.
  17. 제16항에서,
    상기 클러치는 일 회전클러치인 튜브의 절단장치.
  18. 제12항에서,
    길이와 폭을 가지는 납작한 튜브를 절단하기 위한 장치로서, 상기 튜브의 폭을 따라서 맞물리어 상기 튜브를 원하는 길이를 갖게 변형시키는 제1 치수 맞춤롤러 및 상기 튜브의 길이를 따라서 맞물리어 상기 튜브를 원하는 폭을 갖게 변형시키는 제2 치수 맞춤롤러를 더 포함하는 튜브의 절단장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 치수 맞춤롤러와 상기 제2 치수 맞춤롤러가 각각 두 쌍이 설치되고, 상기 두 쌍 중 앞은 초기 치수 맞춤을 행하고, 뒤는 최종 치수 맞춤을 수행하는 튜브의 절단장치.
  20. 제19항에서,
    상기 두 쌍 중 뒤는 상기 절단부 형성수단을 추가로 구성하는 튜브의 절단장치.
  21. 길이와 폭을 가지는 납작한 단면의 압출 금속 튜브를 연속으로 절단하는 장치로서,
    입구단과 출구단을 가지는 기계프레임,
    상기 기계프레임상의 입구단에서 코일로부터 튜브를 받아서 상기 튜브를 일직선으로 펴는 롤러,
    상기 튜브와 맞물리어 튜브폭을 초기 치수 맞춤하는 한 쌍의 제1 롤러와, 상기 제1 롤러와 90°로 설치되고 상기 튜브와 맞물리어 튜브길이를 초기 치수 맞춤하는 한쌍의 제2 롤러로 이루어지는 상기 기계프레임상의 초기 치수 맞춤롤러.
    상기 기계프레임에서 상기 제1 및 제2 롤러의 하류에 설치되어 상기 튜브폭을 최종 치수 맞춤하고, 상기 튜브의 측면에 절단홈을 만드는 절단날을 구비하는 상기 기계프레임상의 한 쌍의 홈내기 및 치수 맞춤롤러,
    상기 기계프레임에서 상기 절단 및 치수 맞춤롤러의 하류에 설치되고 상기 튜브와 맞물리어 튜브길이를 최종 치수 맞춤하는 한 쌍의 제3 롤러,
    상기 기계프레임에서 상기 제3 롤러의 하류에 설치되고, 상기 일직선으로 펴는 롤러, 상기 제1, 제2 및 제3 롤러 및 상기 홈내기 및 치수 맞춤 롤러 사이로 튜브를 연속적으로 끌어당기는 이송롤러,
    상기 이송롤러로부터 튜브를 받는 상기 프레임상의 가이드롤러, 그리고
    상기 출구단에 설치되고 상기 가이드롤러로부터 상기 튜브를 받으면서 이에 인장력을 가하는 당김롤러
    를 포함하는 튜브의 절단장치.
  22. 제21항에서, 상기 이송롤러 및 상기 당김롤러는 모두 튜브와 맞물리기 위하여 마찰력이 높은 면을 가지는 튜브의 절단장치.
  23. 제22항에서,
    상기 마찰력이 높은 면은 폴리우레탄인 튜브의 절단장치.
  24. 이격된 튜브벽부를 가지는 연속된 튜브를 절단하는 방법으로서,
    (a) 금속튜브를 연속적으로 절단부 내로 전진시키는 단계,
    (b) 상기 절단부에서, 대향하는 상기 튜브벽부의 일부만 홈을 내고, 상기 튜브벽부의 나머지는 그대로 두는 단계, 그리고
    (c) 상기 절단부의 하류에서 상기 (a)단계에서 행해지는 상기 금속튜브의 전진속도보다 큰 속도로 상기 금속튜브를 전진시키는 단계
    를 포함하는 튜브의 절단방법.
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