KR100485033B1 - 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브 소재를 비 회전 상태에서 전진시키면서 그 외주 면에 튜브의 직경보다 더 큰 핀을 일체형으로 형성할 수 있는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치는, 일정한 길이를 갖는 튜브가 권취되어 있는 튜브 권취기와; 상기 튜브 권취기로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 상기 튜브 권취기에서 풀려지는 상기 튜브가 지속적으로 공급되도록 하는 이송수단과; 상기 이송수단을 통해 지속적으로 공급되는 튜브의 외주면을 따라 회전하면서 이의 외주를 절삭하여 외경보다 더 큰 직경을 갖는 핀을 가공하는 가공수단과; 상기 튜브 권취기와 이송수단 사이에 설치되어 튜브가 직선 상태로 교정되어 이송되도록 하는 교정수단과; 상기 가공수단에 의해 핀이 가공 완료된 튜브를 일정한 길이 단위로 절단하는 절단수단과; 상기 절단수단에 의해 일정한 길이 단위로 절단된 단위 튜브를 취출하는 취출 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURUNG FIN-TUBE IN THE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치에 관한 것으로, 더욱 상게하게는 튜브 소재를 비 회전 상태에서 전진시키면서 그 외주면에 튜브의 직경보다 더 큰 핀을 일체형으로 형성할 수 있도록 함과 아울러 튜브 투입부터 완제품 취출까지의 제작 공정을 자동화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치에 관한 것이다.

일반적으로 서로 온도가 다르고, 고체 벽으로 분리된 두 유체 사이의 열교환 현상은 많은 공업 응용분야에서 찾아볼 수 있으며, 이러한 열교환을 수행하는 장치를 열교환기라 한다.

이러한 열교환기는 공간 가열, 공기 조화, 동력발생, 폐열회수 화학공정 등에서 응용된다.

특히, 열교환기는 상기 공간 가열과 공기 조화에 응용되는 것으로, 알루미늄 소재로 제작된 핀 튜브의 사용은 그 예로 에어컨, 냉장고, 냉온정수기, 김치냉장고 등에 적용되어 사용되고 있으며, 동(Cu) 소재로 제작된 핀 튜브는 고온의 열교환이 필요한 보일러, 산업용 열교환기, 폐열회수장치 등 산업 전반에 걸쳐 열교환용 소재로 사용되고 있다.

최근에 개발된 열교환기의 종래 기술로서 일례를 들면 1995년 11월 16일자 출원된 특허 출원 제1995-041616호가 있다.

상기 기술을 개략적으로 설명하면, 튜브가 회전되면서 벽이 맨드릴과 피닝디스크 사이에서 압박된 후, 압박을 받으면서 금속이 피닝 디스크 사이의 홈 내로 유동되어 튜브 외주면상의 리지 또는 핀을 형성한다.

그런데, 상기와 같은 구성에 따른 튜브가 채택된 열교환기는, 상기 핀의 높이를 튜브의 외주면 높이보다 높게 형성되어 있지 않기 때문에 열교환 효율이 어는 정도는 이루어지나 그 이상은 향상되지 않게 되는 문제점이 있었다.

또한, 최근에 개발된 종래 기술로서 또 다른 실시 예를 들면, 1998년 06월 17일자로 출원된 특허 출원 제1998-22695호가 있다.

상기 기술을 개략적으로 설명하면, 금속재인 소정 규격의 파이프상 튜브의 외주에 소정 간격의 나선상으로 핀을 융착하여 이루어지는 핀 튜브에 있어서, 상기 핀이 두께 0.2mm, 높이 15mm 이하인 띠상 소재로 되어 소정의 가압수단에 의하여 회전수단으로 회전하는 상기 튜브의 외주에 순차로 3~5kg/㎠으로 압압되면서, 400~600kHz로 가동되는 고주파 용접기의 컨넥터가 상기 튜브의 외주인 용접위치와 핀의 접착부위간에 융착되고 있는 용접점으로부터 3~12mm 이격된 위치인 튜브의 외주 및 핀에 각각 밀착되도록 통전하는 방법으로 제조되어 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같이 구성된 전술한 다른 종래 실시 예는, 열교환기를 구성하는 튜브와 핀을 별도로 제작한 후에 핀을 튜브의 외주면상에 나선 형상으로 감아 용접으로 결합하기 때문에 튜브를 제작하는 공정과, 핀을 제작하는 공정과, 핀과 튜브를 용접 결합하는 공정의 3단계로 진행되기 때문에 제조 공정이 복잡해지는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 튜브 소재를 비회전 상태에서 전진시키면서 그 외주면에 튜브의 직경보다 더 큰 핀을 일체형으로 형성할 수 있도록 함과 아울러 튜브 투입부터 완제품 취출까지의 제작 공정을 자동화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치는, 일정한 길이를 갖는 튜브가 권취되어 있는 튜브 권취기와; 상기 튜브 권취기로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 상기 튜브 권취기에서 풀려지는 상기 튜브가 지속적으로 공급되도록 하는 이송수단과; 상기 이송수단을 통해 지속적으로 공급되는 튜브의 외주면을 따라 회전하면서 이의 외주면에 외경보다 더 직경을 갖는 핀을 가공하는 가공수단과; 상기 튜브 권취기와 이송수단 사이에 설치되어 튜브가 직선 상태로 교정되어 이송되도록 하는 교정수단과; 상기 가공수단에 의해 핀이 가공 완료된 튜브를 일정한 길이 단위로 절단하는 절단수단과; 상기 절단수단에 의해 일정한 길이 단위로 절단된 단위 튜브를 취출하는 취출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 일체형 핀-튜브 제작 장치의 전체를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 제작 장치중 이송수단과 교정수단의 상세 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 이송수단과 교정수단의 구성 중 롤러와 튜브와의 결합 관계를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 제작 장치 중 가공수단의 상세 구성을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 가공수단의 구성 중 유압척의 정면을 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4에 도시된 가공수단의 구성 중 유압 척 부위를 나타낸 측면도이며, 도 7은 도 4에 도시된 가공수단의 구성 중 커터 삽입부재의 단면도이며, 도 8은 본 발명에 의한 커터와 튜브간의 배치 관계를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 커터의 튜브의 정면도이며, 도 10은 본 발명에 의한 커터의 일부 확대 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 커터의 평면도이며, 도 12는 도 10에 도시된 커터의 일측면도이며, 도 13은 도 10에 도시된 커터의 타측면도이며, 도 14는 본 발명의 제작 장치의 제작 완료된 튜브의 단면도이며, 도 15는 본 발명에 의한 제작 장치 중 절단수단의 상세 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 튜브 제작 장치는 튜브 권취기(200)와, 이송수단(300)과, 가공수단(400)과, 교정수단(500)과, 절단수단(600)과, 취출수단(700)을 포함하여 이루어진다.

그리고, 본 발명은 상기 튜브 권취기(200)와 교정수단(500) 사이에 튜브(100)의 이송을 안내하는 제1 튜브 가이더(150)가 더 구비되고, 상기 이송수단(300)과 가공수단(400) 사이에 튜브(100)의 이송을 안내하는 제2 튜브 가이더(160)가 더 구비된다.

상기와 같이, 제1, 제2 튜브 가이더(150)(160)을 구비함으로써 튜브(100)의 이송이 보다 정확하게 진행된다.

여기서, 상기 제1, 제2 튜브 가이더(150)(160)는 양단이 관통된 통공을 갖는 원통체 형상으로 형성되고, 상기 통공의 크기는 튜브(100)의 크기에 따라 변경된다.

또한, 상기 가공수단(400)에 의해 상기 튜브(100)의 외주면에 핀(110)이 가공되는 과정에서 상기 튜브(100)에 절삭유를 상기 가공수단(400) 외부에서 공급하기 위한 절삭유 공급수단(800)과; 상기 절단수단(600)과 상기 가공수단(400) 사이에 상기 가공수단(400)에 의해 가공된 튜브(100)의 외주면 으로부터 절삭유를 제거하기 위한 절삭유 제거수단(850)이 더 구비된다.

상기와 같이, 절삭유 공급수단(800)과 절삭유 제거수단(850)을 구비함에 따라 튜브(100)의 핀(110)을 가공할 경우에 발생되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있다.

그리고, 핀(110)이 가공된 튜브(100)의 외주면에 잔존해 있는 절삭유를 가공하면서 동시에 제거할 수 있어서 보다 효과적이다.

여기서, 상기 절삭유 제거수단(850)은 에어를 분사시키는 방식을 이용하는 것으로, 에어 분사노즐과, 이 에어 분사노즐로 에어를 공급하는 에어 공급기로 구성된다.

상기 튜브 권취기(200)는 일정한 길이를 갖는 튜브(100)를 권취하는 역할을 함과 아울러 권취되어 있는 상태에 다시 풀려지도록 하는 역할을 한다.

상기 이송수단(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 튜브 권취기(200)로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 상기 튜브 권취기(200)에서 풀려지는 상기 튜브(100)가 지속적으로 공급되도록 하는 역할을 한다.

이러한 이송수단(300)의 상세 구성은 견인롤러군(310)과, 구동모터(320)와, 간격조절수단(350)으로 이루어진다.

상기 견인롤러군(310)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(311a)(312a)이 외주에 형성된 롤러(311)(312)들이 상하 2열이 되도록 배열됨과 아울러 수직 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)를 견인하게 된다.

상기 구동모터(320)는 상기 견인롤러군(310)의 상부측 롤러(311)와 하부측 롤러(312)중의 어느 하나가 회전되도록 구동력을 제공하는 역할을 한다.

상기 간격조절수단(350)은 상기 상ㆍ하측 롤러(311)(312)중 하나의 롤러는 구동축으로 고정되어 구동모터(320)와 연결되어 구동되고 나머지 하나의 롤러(311)를 상하 이동시키는 실린더(330)와, 상기 실린더(330)를 구동시키는 솔레노이드 밸브(340)로 구성되어 상기 튜브(100)의 외경에 따라 상기 상부측 롤러(311)들과 하부측 롤러(312)들과의 간격과 견인력을 조절한다.

여기서, 상기와 같이 간격조절수단(350)을 구비함에 따라 다양한 직경을 갖는 튜브(100)에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

한편, 상기 가공수단(400)은, 도 4 및 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이송수단(300)을 통해 지속적으로 공급되는 튜브(100)의 외주면을 따라 회전하면서 이의 외주면에 외경보다 더 큰 직경을 갖는 핀(110)을 가공하는 역할을 한다.

이러한 가공수단(400)의 상세한 구성은 중앙에 양단이 관통된 튜브 통과공(410a)이 형성된 유압척(410)과, 상기 유압척(410)이 회전되도록 구동력을 제공하는 구동모터(420)와, 상기 유압척(410)의 면에 그 중심 방향으로 이동 가능하게 설치된 다수개의 죠(430)와, 상기 죠(430)중 어느 하나에 제1 고정수단(440)을 매개로 고정 설치되어 상기 유압척(410)과 함께 회전하면서 상기 튜브(100)의 외주면을 절삭하는 다각형의 단면을 갖는 커터(450)와, 상기 죠(430)의 나머지에 제2 고정수단(460)을 매개로 고정 설치되어 상기 유압척(410) 및 상기 튜브(100)의 외주면을 따라 접촉된 상태로 회전하면서 상기 튜브(100)의 외주면을 지지하는 로울러(470)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 고정수단(440)은 도 5,6,7에 도시된 바와 같이, 상기 죠(430)에 체결볼트를 매개로 고정 설치되는 브라케트(441)와, 상기 커터(450)가 삽입되도록 다각형의 단면을 갖는 커터 삽입홈(442a)이 일정 깊이 형성됨과 아울러 상기 브라케트(441)에 대해 각도 변환 가능하도록 설치되는 커터 삽입부재(442)와, 상기 커터 삽입홈(442a)에 삽입된 커터(450)를 상기 커터 삽입부재(442)에 고정시키기 위한 고정부재(443)를 포함하여 이루어진다.그리고, 상기 커터(450)의 끝단과 죠(430)의 중심이 만나 이루는 각(θ5)이 40(도)~45(도)를 이루고, 삽입부재(442)와 삽입홈(442a)에 형성된 각(θ4)이 18(도)~25(도)를 이룬다.

여기서, 상기 커터(450)를 다각형 단면을 가지도록 함과 아울러 커터 삽입홈(442a) 또한 커터(450)에 대응하여 다각형 단면을 가지도록 형성함으로써, 튜브(100)의 핀(110) 가공 시 절삭력에 의해 커터(450)가 회전하게 되는 폐해를 방지하여 불량이 없는 핀(110)을 가공할 수 있게 된다.

상기 커터(450)는 도 8 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상면(451a)과 하면(451b)과 좌ㆍ우측면(451c)(451d)과 전ㆍ후 측면(451e)(451f)의 육면을 갖는 기둥 형상으로 형성되되, 상기 하면(451b)과 좌측면(451c)이 이루는 각도(θ1)는 45(도)~55(도)이고, 상기 하면(451b)과 전측면(451e)이 이루는 각도(θ2)는 25(도)~45(도)이며, 상기 하면(451b)과 전측면(451e)이 만나는 부분을 라인(L1)이라고 가정하고, 상기 하면(451b)과 좌측면(451c)이 만나는 부분을 라인(L2)이라고 가정할 때 라인(L1)과 라인(L2)이 이루는 각도(θ3)는 95(도)~100(도)가 된다.

그리고, 상기 라인(L1)과 라인(L2)이 만나는 부분의 반지름(R1)은 0mm~2.5mm이며, 상기 상면(451a)과 전측면(451e)이 만나는 부분을 라인(L3)이라 가정하고 상기 상면(451a)과 좌측면(451c)이 만나는 부분을 라인(L4)이라 가정할 때 라인(L3)과 라인(L4)이 만나는 부분의 반지름(R2)은 반지름(R1)보다 1mm~3mm정도 크게 자연스런 곡면이 되도록 구성된다.

한편, 상기 교정수단(500)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 튜브 권취기(200)와 이송수단(300) 사이에 설치되어 튜브(100)가 직선 상태로 교정되어 이송되도록 한다.

이러한 교정수단(500)의 상세한 구성은, 수평 교정롤러군(510)과, 수직 교정롤러군(520)으로 구성된다.

상기 수평 교정롤러군(510)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(501a)이 외주에 형성된 롤러(501)들이 지그 재그로 좌우 2열이 되도록 배열됨과 아울러 수평 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)의 좌우측이 직선 상태가 되도록 한다.

그리고, 상기 수직 교정롤러군(520)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(511a)이 외주에 형성된 롤러(511)들이 지그 재그로 상하 2열이 되도록 배열됨과 아울러 수직 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)의 상하측이 직선 상태가 되도록 한다. 또한 수직 교정롤러군(520)은 이송수단(300)의 구동모터(320)에 연결되어 구동되어진다.

여기서, 상기 교정수단(500)이 필요한 이유는, 금속 재질의 튜브(100)를 튜브 권취기(200)에 권취한 상태에 이를 다시 풀게 되면, 튜브(100)는 휘어진 상태에서 직선도를 곧바로 유지할 수 없게 된다.

따라서, 직선도가 유지되지 않은 상태로 상기 이송수단(300)을 통과시킨 후 가공수단(400)을 거쳐 튜브를 가공하게 되면 핀(110)의 가공 정밀도가 현저하게 저하된다.

그리고, 상기 교정수단(500)을 구성하는 롤러들의 간격을 다양한 직경을 갖는 튜브에 탄력적으로 대처 가능하도록 수동 또는 자동으로 조절할 수 있도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

상기 절단수단(600)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 가공수단(400)에 의해 핀(110)이 가공 완료된 튜브(100)를 일정한 길이 단위로 절단하는 역할을 한다.

이러한 절단수단(600)의 구성은 플레이트(610)와, 클램핑/해제수단(620)과, 플레이트 전 후진 수단(630)과, 컷팅수단(640)으로 이루어진다.

상기 플레이트(610)는 상기 가공수단(400)으로부터 일정 거리 이격되게 설치된 일정한 크기를 갖는다.

상기 클램핑/해제수단(620)은, 상기 가공수단(400)에 의해 가공 완료되어 상기 이송수단(300)에 의해 지속적으로 배출되고 있는 튜브(100)를 일정 시간동안 클램핑 함과 아울러 해제하는 역할을 한다.

상기 플레이트 전 후진수단(630)은 상기 클램핑/해제수단(620)에 의해 상기 튜브(100)가 클램핑 된 경우에 상기 가공수단(400)을 벗어난 튜브(100)의 이송 속도와 동일하게 상기 플레이트(610)를 상기 튜브(100)의 이송 방향과 동일하게 일정 거리 전진 이동시키고, 상기 클램핑/해제수단(620)에 의해 상기 튜브(100)가 클램핑 해제된 경우에 상기 플레이트(610)를 원상태로 후진 이동시키는 역할을 한다.

상기 컷팅수단(640)은 상기 튜브(100)가 상기 클램핑/해제수단(630)에 의해 클램핑 됨과 아울러 상기 플레이트(610)가 전진 이동할 때 상기 튜브(100)를 절단하는 역할을 한다.

전술한 상기 클램핑/해제수단(620)은, 상기 튜브(100)의 상,하면이 절반씩 수용하는 상ㆍ하 클램퍼(621)(622)와, 상기 튜브(100)를 클램핑/해제하도록 상기 상ㆍ하 클램퍼(621)(622)를 각각 상하로 이동시키는 상ㆍ하 실린더(623)(624)로 이루어진다.

상기 플레이트 전 후진수단(630)은, 로드(631)가 일정 거리 이동하는 실린더(632)와, 상기 실린더(632)의 작동을 제어하는 솔레노이드 밸브(633)와, 상기 실린더(632)의 로드(631) 끝단에 설치됨과 아울러 상기 플레이트(610)에 고정 설치되는 연결부재(634)와, 상기 실린더(632)에 의해 상기 플레이트(610)가 전 후진 이동하도록 이를 안내하는 가이더(635)로 구성된다.

상기 컷팅수단(640)은, 상기 플레이트(610)의 상면에 상기 튜브(100)와 일직선이 되도록 설치되는 양단이 관통된 제1 튜브 안내 파이프(641)와, 연결 리브(642)를 매개로 상기 제1 튜브 안내 파이프(641)의 단부로부터 일정 간격 이격되게 설치되는 제2 튜브 안내 파이프(642)와, 상기 플레이트(610)의 상면에 상기 플레이트(610)의 이동 방향과 직각 방향으로 이동되도록 설치되는 컷팅용 플레이트(644)와, 상기 컷팅용 플레이트(644)의 상면에 튜브(100)를 컷팅할 수 있는 톱날(645)과 톱날을 회전시키는 모터(646)가 고정 설치됨과 아울러 상기 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극(t)으로 출입 가능한 톱날(645)을 갖는 모터(646)와, 상기 톱날(645)이 상기 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극으로 출입 가능하도록 상기 컷팅용 플레이트(644)를 상기 플레이트(610)에 대해 직각 방향으로 이동시키는 실린더(647)와, 상기 실린더(647)의 작동을 제어하는 솔레노이드 밸브(648)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 취출수단(700)은, 상기 절단수단(600)에 의해 일정한 길이 단위로 절단된 단위 튜브(100)를 취출하는 역할을 한다.

이제까지 설명한 구성을 이용하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 튜브 권취기(200)에 감겨져 있는 튜브(100)의 일단을 파지하여 제1 튜브 가이더(150)을 통과시킨 후, 교정수단(500)을 구성하는 수평 교정롤러군(510)과 수직 교정롤러군(520)을 통과시킨 다음, 이송수단(300)을 구성하는 견인롤러군(310)을 통과시킨다.

이렇게 상기 이송수단(300)을 구성하는 견인롤러군(310)을 통과한 튜브(100)의 선단을 가공수단(400)을 구성하는 유압척(410)의 튜브 통과공(410a)내에 인입되도록 한다.

다음으로, 가공수단(400)의 유압척(410)에 설치된 죠(430)를 유압척(410)의 중심 방향으로 소정치 이동시켜, 커터(450)가 튜브(100)의 외주면에 접촉되도록 함과 아울러 로울러(470)도 튜브(100)의 외주면에 접촉되도록 하여 튜브(100)의 중심을 맞추고 수동으로 죠(430)를 중심방향으로 전진시키고 유압척(410)을 손으로 회전시키면서 핀(110)형상을 설정한다.

상기와 같은 작업을 완료하고 나서, 상기 유압 유니트(480)의 모터(481)와 가공수단(400)을 구성하는 구동모터(420)를 구동 시켜 소정의 속도에 도달하면. 상기 이송수단(300)을 구성하는 구동모터(320)에 전원을 인가하여 견인롤러군(310)이 회전되도록 한다.

상기와 같이, 견인롤러군(310)이 회전되기 시작하면, 튜브(100)는 견인롤러군(310)의 견인력에 의해 일정한 속도로 이송되기 시작한다.

상기와 같이, 가공수단(400)을 구성하는 구동모터(420)가 구동되기 시작하면전진 이송하고 있는 튜브(100)의 외주면을 따라 커터(450)와 로울러(470)이 함께 회전을 하면서 커터(450)에 의해 튜브(100)의 외주면에 이의 외주면보다 직경이 더큰 핀(110)이 형성된다.

여기서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(100)의 외주면에 핀(110)을 형성하는 구간을 연속적으로 하지 않고 일정 간격 이격되게 형성할 수 있다.

즉, 가공수단(400)을 구성하는 유압실린더(490)에 의하여 유압척(410)에 설치된 죠(430)를 유압척(410)의 가장자리 방향으로 이동되도록 제어를 하면 된다.

다시 말하면, 핀(110)을 형성하는 튜브(100)의 영역에서는 상기 죠(430)를 유압척(410)의 중심 방향으로 이동되도록 유압실린더(490)를 제어하고 핀(110)을 형성하지 않는 튜브(100)의 영역에서는 유압척(410)의 가장 자리 방향으로 이동되도록 유압실린더(490)를 제어 한다.

다음으로, 핀(110)이 형성된 튜브(100)는 이송수단(300)의 이송력에 의해 전진되면서 절단수단(600)의 영역을 통과하게 된다.

그리고, 핀(110)이 형성된 튜브(100)가 절단수단(600)을 통과하게 되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 튜브(100)의 선단이 절단수단(600)을 구성하는 클램핑/해제수단(620)을 통과한 후, 컷팅수단(640)을 통과하게 되면, 클램핑/해제수단(620)을 구성하는 상ㆍ하 실린더(623))(624)가 구동되어 상ㆍ하 클램퍼(621)(622)가 상하로 이동되어 튜브(100)의 외주면을 클램핑하게 된다. 이때 플레이트(610)는 클램핑/해제수단(620)이 튜브(100)을 클램핑 함으로서 이송수단(300)의 이송력으로하여 무부하로 튜브(100)의 진행방향으로 이동하게 된다.

상기와 같이, 클램핑/해제수단(620)에 의해 튜브(100)가 클램핑 됨과 동시에 플레이트(610)을 고정하고 있는 플레이트 전 후진수단(630)의 연결부재(634)를 솔레노이드 밸브(633)에 의해 실린더(632)가 작동되어 튜브(100)의 이송속도보다 빠르게 전진 시켜 플레이트(610)가 이송하면서 컷팅수단(640)에 의해 튜브(100)가 컷팅되는 동안 이송에 방해를 주지 않도록 제어 한다.

상기와 같이, 플레이트(610)가 이동되면서 이송수단(300)의 구동모터(320)의 수치제어 신호를 받아서 컷팅수단(640)이 작동된다.

이하, 상기 컷팅수단(640)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 솔레노이드 밸브(648)에 의해 실린더(647)가 구동되면, 컷팅용 플레이트(644)는 플레이트(610)의 이동 방향과 직각 방향으로 이동된다.

상기와 같이 컷팅용 플레이트(644)가 플레이트(610)에 대해 직각 방향으로 전진 이동하게 되면, 이에 설치된 모터(646)는 구동되어 톱날(645)을 회전시킨 후 함께 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642)측으로 근접된다.

이후, 톱날(645)은 제1, 제2 안내 파이프(641)(642) 사이에 형성된 간극(t)으로 인입되어 튜브(100)를 컷팅하게 된다.

다음으로, 솔레노이드 밸브(648)에 의해 실린더(647)가 구동되면 컷팅용 플레이트(644)는 후진 이동하게 되면서 결국에는 톱날(645)를 후진시켜 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극(t)으로부터 나오게 되고 이후에 모터(646)는 정지 된다.

여기서, 상기 컷팅수단(640)의 톱날(645)에 의해 튜브(100)가 컷팅될 동안에는 상기 클램핑/해제수단(620)에 의해 상기 튜브(100)는 클램핑되어 있는 상태이다.

한편, 상기 컷팅수단(640)의 톱날(645)이 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극(t)으로부터 나옴과 동시에 상기 클랭핑/해제수단(620)이 작동되어 상기 튜브(100)를 클램핑하고 있는 상태가 해제된다.

아울러, 상기 컷팅수단(640)의 톱날(645)이 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극(t)으로부터 나옴과 동시에 상기 플레이트(610)는 플레이트 전 후진수단(630)에 의해 원위치로 복귀하게 된다.

따라서, 상기 클램핑/해제수단(620)과, 플레이트 전 후진수단(630)과, 컷팅수단(640)은 전술한 설명과 같은 순서로 반복적으로 작동되어 튜브를 가공하는 전 과정을 자동화할 수 있고, 품질이 우수한 제품을 대량 생산할 수 있는 것이다.

한편, 상기 톱날(645)에 의해 컷팅된 튜브(100)는 전술한 이송수단(300)에 의한 지속적인 이송력에 의해 제2튜브 안내 파이프(643)에서 연속적으로 이송되어지는 튜브에 밀려서 제1튜브 안내 파이프(641)를 통하여 안전하게 취출수단(700)으로 이송된다.

상기와 같이 취출수단(700)까지 이송된 단위 튜브들은 취출수단(700)에 의해 다음 공정으로 이동된다.

한편, 이제까지 설명한 본 발명의 실시 예로부터 특허청구 범위 내에서는 충분히 변경하여 실시 가능함은 물론이다.

그리고, 본 발명에서는 구체적으로 도면화하여 언급하지는 않았지만, 상기 이송수단을 구성하는 구동모터(320)는 서보모터가 사용되는데, 이 서보모터를 사용함으로써 최초 가공수단에 의해 튜브(100)에 핀(110)이 가공되기 시작한 기준점에서 이송수단(300)의 구동롤러(312)의 원주길이를 회전수로 계산하여 상기 튜브가 설정된 수치로 정확히 핀(110)가공 길이와 비가공 부위의 길이를 계산하여 핀 튜브를 생산하며, 설정된 필요한 길이가 되면 서보모타 제어반에서 신호를 보내어 절단수단(610)을 구동시킨다.

결국, 핀이 가공되기 시작한 기준점만 입력해두면, 튜브에 핀을 가공하는 과정 및 일정한 길이로 단위 튜브 상태로 절단하는 과정을 자동화할 수 있는 것이다.

한편, 상기 절단수단을 구성하는 클램핑/해제수단과 플레이트 전 후진수단 및 컷팅수단은 모두 도시하지는 않았지만 제어수단에 의해 자동적으로 제어되는 것이다.

특히, 상기 플레이트 전 후진수단을 구성하는 플레이트가 전 후진되는 것을 감지하는 감지수단을 별도로 더 구성할 수 있고, 상기 감지수단으로는 리미트 스위치가 적용된다.

그리고, 상기 컷팅수단을 구성하는 컷팅용 플레이트가 전 후진되는 것을 감지하는 감지수단을 별도로 더 구성할 수 있고, 상기 감지수단으로는 리미트 스위치가 적용된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치에 따르면, 본 발명은 튜브 소재를 비회전 상태에서 전진시키면서 그 외주면에 튜브의 직경보다 더 큰 핀을 일체형으로 형성할 수 있게 된다.

아울러, 튜브 투입부터 완제품 취출까지의 제작 공정을 자동화함으로써 고 품질의 핀 튜브 생산을 안정적으로 다량 생산할 수 있으며 적용되는 튜브의 재질은 비철금속 과 금속 및 특수강(알루미늄, 동, 티타늄, 스테인레스 스틸, 카본스틸) 등을 적용할 수 있으며 튜브의 핀을 가공하는 전 과정을 자동화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 일체형 핀-튜브 제작 장치의 전체를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 제작 장치중 이송수단과 교정수단의 상세 구성을 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 도시된 이송수단과 교정수단의 구성 중 롤러와 튜브와의 결합 관계를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 제작 장치 중 가공수단의 상세 구성을 나타낸 도면.

도 5는 도 4의 가공수단의 구성 중 유압척의 정면을 나타낸 도면.

도 6은 도 4에 도시된 가공수단의 구성 중 유압 척 부위를 나타낸 측면도.

도 7은 도 4에 도시된 가공수단의 구성 중 커터 삽입부재의 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 커터와 튜브간의 배치 관계를 나타낸 도면.

도 9는 도 8에 도시된 커터의 튜브의 정면도.

도 10은 본 발명에 의한 커터의 일부 확대 사시도.

도 11은 도 10에 도시된 커터의 평면도.

도 12는 도 10에 도시된 커터의 일측면도.

도 13은 도 10에 도시된 커터의 타측면도.

도 14는 본 발명의 제작 장치의 제작 완료된 튜브의 단면도.

도 15는 본 발명에 의한 제작장치중 절단수단의 상세 구성을 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 튜브 200 : 튜브 권취기

300 : 이송수단 400 : 가공수단

500 : 교정수단 600 : 절단수단

700 : 취출수단 800 : 절삭유 공급수단

Claims (13)

1. 일정한 길이를 갖는 튜브(100)가 권취되어 있는 튜브 권취기(200)와;

   상기 튜브 권취기(200)로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 상기 튜브 권취기(200)에서 풀려지는 상기 튜브(100)가 지속적으로 공급되도록 하는 이송수단(300)과;

   중앙에 양단이 관통된 튜브 통과공(410a)이 형성된 유압척(410)과, 상기 유압척(410)이 회전되도록 구동력을 제공하는 구동모터(420)와, 상기 유압척(410)의 면에 그 중심 방향으로 이동 가능하게 설치된 다수개의 죠(430)와, 상기 죠(430)중 어느 하나에 제1 고정수단(440)을 매개로 고정 설치되어 상기 유압척(410)과 함께 회전하면서 상기 튜브(100)의 외주면을 절삭하는 다각형의 단면을 갖는 커터(450)와, 상기 죠(430)의 나머지에 제2 고정수단(460)을 매개로 고정 설치되어 상기 유압척(410) 및 상기 튜브(100)의 외주면을 따라 접촉된 상태로 회전하면서 상기 튜브(100)의 외주면을 지지하는 로울러(470)로 이루어져 상기 이송수단(300)을 통해 지속적으로 공급되는 튜브(100)의 외주면을 따라 회전하면서 이의 외주면에 외경보다 더 큰 직경을 갖는 핀(110)을 가공하는 가공수단(400)과;

   상기 튜브 권취기(200)와 이송수단(300) 사이에 설치되어 튜브(100)가 직선 상태로 교정되어 이송되도록 하는 교정수단(500)과;

   상기 가공수단(400)에 의해 핀(110)이 가공 완료된 튜브(100)를 일정한 길이 단위로 절단하는 절단수단(600)과;

   상기 절단수단(600)에 의해 일정한 길이 단위로 절단된 단위 튜브(100)를 취출하는 취출수단(700)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브 권취기(200)와 교정수단(500) 사이에 튜브(100)의 이송을 안내하는 제1 튜브 가이더(150)가 더 구비되고, 상기 이송수단(300)과 가공수단(400) 사이에 튜브(100)의 이송을 안내하는 제2 튜브 가이더(160)가 더 구비된 것을 특징으로하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가공수단(400)에 의해 상기 튜브(100)의 외주면에 핀(110)이 가공되는 과정에서 상기 튜브(100)에 절삭유를 상기 가공수단(400)의 외부에서 공급하기 위한 절삭유 공급수단(800)과;

   상기 절단수단(600)과 상기 가공수단(400) 사이에 상기 가공수단(400)에 의해 가공된 튜브(100)의 외주면으로부터 절삭유를 제거하기 위한 절삭유 제거수단(850)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 교정수단(500)은,

   상기 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(501a)이 외주에 형성된 롤러(501)들이 지그 재그로 좌우 2열이 배열되는데 그중 1열은 고정되고 나머지 1열은 이동되면서 텐션을 조절할 수 있는 구조로 구성됨과 아울러 수평 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)의 좌우측이 직선 상태가 되도록 하는 수평 교정롤러군(510)과;

   상기 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(511a)이 외주에 형성된 롤러(511)들이 지그 재그로 상하 2열이 배열되는데 그중 1열은 고정되고 나머지 1열은 이동되면서 텐션을 조절할 수 있으며 고정 열은 이송수단(300)과 연결되어 구동되는 구조로 구성됨과 아울러 수직상태로 2열이 되도록 배열됨과 아울러 수직 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)의 상하측이 직선 상태가 되도록 하는 수직 교정롤러군(520)으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 이송수단(300)은,

   상기 상.하측 롤러의 원주면에 견인력을 증대시키기 위하여 일정한 두께로 우렌탄 코팅을 하고 튜브(100)의 외주면 절반이 삽입되도록 라운딩된 홈(311a)(312a)이 외주에 형성된 롤러(311)(312)들이 상하 2열이 되도록 배열됨과 아울러 수직 상태로 회전되도록 설치되어 상기 튜브(100)를 견인하는 견인롤러군(310)과;

   상기 견인롤러군(310)의 상부측 롤러(311)와 하부측 롤러(312)중의 어느 하나가 회전되도록 구동력을 제공하는 구동모터(320)와;

   상기 상ㆍ하측 롤러(311)(312)중 나머지 하나의 롤러(311)를 상하 이동시키는 실린더(330)와, 상기 실린더(330)를 구동시키는 솔레노이드 밸브(340)로 구성되어 상기 튜브(100)의 외경에 따라 상기 상부측 롤러(311)들과 하부측 롤러(312)들과의 간격을 조절하기 위한 간격조절수단(350)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 고정수단(440)은

   상기 죠(430)에 체결볼트를 매개로 고정 설치되는 브라케트(441)와;

   상기 커터(450)가 삽입되도록 다각형의 단면을 갖는 커터 삽입홈(442a)이 일정 깊이 형성됨과 아울러 상기 브라케트(441)에 대해 각도 변환 가능하도록 설치되는 커터 삽입부재(442)와; 상기 커터 삽입홈(442a)에 삽입된 커터(450)를 상기 커터 삽입부재(442)에 고정시키기 위한 고정부재(443)를 포함하여 이루어지며,

   상기 커터(450)의 끝단과 죠(430)의 중심이 만나 이루는 각(θ5)이 40(도)~45(도)를 이루고, 삽입부재(442)와 삽입홈(442a)에 형성된 각(θ4)이 18(도)~25(도)를 이루는 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 커터(450)는 상면(451a)과 하면(451b)과 좌ㆍ우측면(451c)(451d)과 전ㆍ후측면(451e)(451f)의 육면을 갖는 기둥 형상으로 형성되되, 상기 하면(451b)과 좌측면(451c)이 이루는 각도(θ1)는 45(도)~55(도)이고, 상기 하면(451b)과 전측면(451e)이 이루는 각도(θ2)는 25(도)~45(도)이며, 상기 하면(451b)과 전측면(451e)이 만나는 부분을 라인(L1)이라고 가정하고, 상기 하면(451b)과 좌측면(451c)이 만나는 부분을 라인(L2)이라고 가정할 때 라인(L1)과 라인(L2)이 이루는 각도(θ3)는 95(도)~100(도)가 되며;

   상기 라인(L1)과 라인(L2)이 만나는 부분의 반지름(R1)은 0mm~2.5mm이며, 상기 상면(451a)과 전측면(451e)이 만나는 부분을 라인(L3)이라 가정하고 상기 상면(451a)과 좌측면(451c)이 만나는 부분을 라인(L4)이라 가정할 때 라인(L3)과 라인(L4)이 만나는 부분의 반지름(R2)은 반지름(R1)보다 1mm~3mm정도 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 라인(L3)과 우측면(451d)이 이루는 각도(θ3)는 80(도)~85(도)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 절단수단(600)은,

    상기 가공수단(400)으로부터 일정 거리 이격되게 설치된 일정한 크기를 갖는 플레이트(610)와;

    상기 가공수단(400)에 의해 가공 완료되어 상기 이송수단(300)에 의해 지속적으로 배출되고 있는 튜브(100)를 일정 시간동안 클램핑함과 아울러 해제하는 클램핑/해제수단(620)과;

    상기 클램핑/해제수단(620)에 의해 상기 튜브(100)가 클램핑된 경우에 상기 가공수단(400)을 벗어난 튜브(100)의 이송 속도와 동일하게 상기 플레이트(610)를 상기 튜브(100)의 이송 방향과 동일하게 일정 거리 전진 이동시키고, 상기 클램핑/헤제수단(620)에 의해 상기 튜브(100)가 클램핑 해제된 경우에 상기 플레이트(610)를 원상태로 후진 이동시키는 플레이트 전후진수단(630)과;

    상기 튜브(100)가 상기 클램핑/해제수단(620)에 의해 클램핑됨과 아울러 상기 플레이트(610)가 전진 이동할때 상기 튜브(100)를 절단하는 커팅수단(640)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 클램핑/해제수단(620)은,

    상기 튜브(100)의 상,하면이 절반씩 수용하는 상ㆍ하 클램퍼(621)(622)와;

    상기 튜브(100)를 클램핑/해제하도록 상기 상ㆍ하 클램퍼(621)(622)를 각각 상하로 이동시키는 상ㆍ하 실린더(623)(624)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 플레이트 전 후진수단(630)은,

    로드(631)가 일정 거리 이동하는 실린더(632)와;

    상기 실린더(632)의 작동을 제어하는 솔레노이드 밸브(633)와;

    상기 실린더(632)의 로드(631) 끝단에 설치됨과 아울러 상기 플레이트(610)에 고정 설치되는 연결부재(634)와;

    상기 실린더(632)에 의해 상기 플레이트(610)가 전 후진 이동하도록 이를 안내하는 가이더(635)로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 커팅수단(640)은,

    상기 플레이트(610)의 상면에 상기 튜브(100)와 일직선이 되도록 설치되는 양단이 관통된 제1 튜브 안내 파이프(641)와;

    연결 리브(642)를 매개로 상기 제1 튜브 안내 파이프(641)의 단부로부터 일정 간격 이격되게 설치되는 제2 튜브 안내 파이프(642)와;

    상기 플레이트(610)의 상면에 상기 플레이트(610)의 이동 방향과 직각 방향으로 이동되도록 설치되는 커팅용 플레이트(644)와;

    상기 커팅용 플레이트(644)의 상면에 고정 설치됨과 아울러 상기 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극(t)으로 출입 가능한 톱날(645)을 갖는 모터(646)와;

    상기 톱날(645)이 상기 제1, 제2 튜브 안내 파이프(641)(642) 사이의 간극으로 출입 가능하도록 상기 커팅용 플레이트(644)를 상기 플레이트(610)에 대해 직각 방향으로 이동시키는 실린더(647)와;

    상기 실린더(647)의 작동을 제어하는 솔레노이드 밸브(648)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 일체형 핀-튜브 제작장치.