KR100614413B1

KR100614413B1 - 플렉시블관 제조장치

Info

Publication number: KR100614413B1
Application number: KR1020050059813A
Authority: KR
Inventors: 김재열
Original assignee: 삼우기업 주식회사
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2006-08-25

Abstract

본 발명의 플렉시블관 제조장치는, 외부에 설치된 보빈거치대(10)의 보빈(12)들에 다수개의 테이프소재들을 거치하고 1차,2차,3차 안내대(14a,14b,14c)의 안내조절구(15)를 통해 안내 조절된 테이프 소재들을 1차 성형장치(16)의 하우징(22)에 고정된 만드렐(38)로 안내하여 차례로 경사 감김되게 하고, 만드렐(38) 주축 양단에 각각 설치된 구동풀리(26)와 피동풀리(27)에 체결된 평밸트(28)가 만드렐(38)에 감긴 테이프소재들을 휘감아 당기게 하여 감긴 테이프소재들의 회전이송으로 파이프를 형성하며, 1차 성형장치(16)의 설치대(24)의 통공에 설치된 롤링너트(42)와 스네일(40)에 구동회전에 의해서 이송된 파이프에 나사산이 형성되고, 설치대(24)의 후부에 설치된 와인딩코어(44)에 의해서 나사산 형성된 파이프를 길이방향 압축을 실시하여 1차 성형품을 제작하며, 2차 성형장치(18)에서는 1차 성형장치(16)에서의 1차 성형품을 100∼200℃정도로 가열하여 테이프소재간을 열융착으로 건식접합하도록 구성한다.

플렉시블관, 보빈, 풀리, 만드렐, 안내대

Description

플렉시블관 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING FLEXIBLE TUBE}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플렉시블관 제조장치 전체 외관 구성도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 1차 성형장치에서의 파이핑 공정을 수행하기 위한 주요 구성도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 1차 성형장치에 장치된 파이핑, 롤링, 및 댐핑을 수행하는 치공구들의 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 1차 성형장치에 의해서 파이핑, 롤링, 댐핑된 각 상태를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 보빈거치대 12: 보빈

14a,14b,14c: 1차,2차,3차 안내대

16: 1차 성형장치 18: 2차 성형장치

20: 본체 22: 하우징

24: 설치대 26: 구동풀리

27: 피동풀리 28: 평밸트

30: 고정축봉 34: 회전연결봉

38: 만드렐 40: 스네일

42: 롤링너트 44: 와인딩코어

본 발명은 플렉시블관 제조장치에 관한 것으로, 특히 여러 파트(part)로 구성되어진 생산설비를 하나의 시스템으로 통합 구현한 플렉시블관 제조장치에 관한 것이다.

플렉시블관(flexible tube)은 가요성이 필요한 어느 곳에나 사용되는 유용한 관으로서, 특히 자동자 엔진성능 향상으로 인해 내부의 열이 높아지고 있는 엔진룸에도 응용되고 있다. 요컨대, 최근 자동차 엔진성능 향상으로 인하여 엔진룸 내부의 열이 높아지고 있는 바, 엔진룸 내부(자동차 엔진룸 내부의 각종 전선와이어링, 연료호스의 외부 등등)에 다양한 소재의 조합 구성으로 각 환경에 요구되어지는 단열성을 가진 플렉시블관을 설치함으로써 열에 의한 피복 및 고무재질의 산화 부식을 지연하여 차량 내구성을 증대시켜 주는 역할을 수행한다.

기존의 플렉시블관 생산설비는 테이프소재를 거치하고 습식바인더 배스(binder bath)를 통과한 후 파이핑(piping)공정을 별도로 실시하고, 90∼100℃정도로 최대 7시간 정도의 건조공정을 별도로 실시한 다음, 가요성 부여를 위한 나사산 형성의 롤링(rolling)공정을 별도로 실시하며, 그후 댐핑(damping)공정을 별도로 실시하며, 마지막으로 컷팅(cutting)공정을 실시함으로써 플렉시블관을 제조하게된다.

하지만 이러한 기존의 플렉시블관 제조방식은 파이핑 ⇒ 건조 ⇒ 롤링 ⇒ 댐핑 ⇒ 컷팅의 공정이 별도의 설비로 분리되어 운영되고 있어, 수작업이 많이 필요하였고 제품사양이 달라짐에 따라 신규설비를 제작하는 경우가 많이 생기는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 여러 파트(part)로 구성되어진 생산설비를 하나의 시스템으로 통합 구현하기 위한 플렉시블관 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 플렉시블관을 제조함에 있어 파이핑,롤링,댐핑을 위한 치공구를 공용화 및 표준화하여 치공구 셋업오류가 없도록 한 플렉시블관 제조장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 플렉시블관 제조장치에 있어서, 외부에 설치된 보빈거치대(10)의 보빈(12)들에 다수개의 테이프소재들을 거치하고 1차,2차,3차 안내대(14a,14b,14c)의 안내조절구(15)를 통해 안내 조절된 테이프소재들을 1차 성형장치(16)의 하우징(22)에 고정된 만드렐(38)로 안내하여 차례로 경사 감김되게 하고, 만드렐(38) 주축 양단에 각각 설치된 구동풀리(26)와 피동풀리(27)에 체결된 평밸트(28)가 만드렐(38)에 감긴 테이프소재들을 휘감아 당기게 하여 감긴 테이프소재들의 회전이송으로 파이프를 형성하며, 1차 성형장치(16)의 설치대(24)의 통공 에 설치된 롤링너트(42)와 스네일(40)에 구동회전에 의해서 이송된 파이프에 나사산이 형성되고, 설치대(24)의 후부에 설치된 와인딩코어(44)에 의해서 나사산 형성된 파이프를 길이방향 압축을 실시하여 1차 성형품을 제작하며, 2차 성형장치(18)에서는 1차 성형장치(16)에서의 1차 성형품을 100∼200℃정도로 가열하여 테이프소재간을 열융착으로 건식접합하도록 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플렉시블관 제조장치 전체 외관 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 1차 성형장치(16)에서의 파이핑 공정을 수행하기 위한 주요 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 1차 성형장치(16)에 장치된 파이핑, 롤링, 및 댐핑을 수행하는 치공구들의 분해 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 1차 성형장치(16)에 의해서 성형되는 파이핑, 롤링, 댐핑된 각 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 외부에 설치된 보빈거치대(10)의 보빈(12)들에 일 예로 4개의 테이프소재를 거치하고 1차,2차,3차 안내대(14a,14b,14c)를 통해 테이프 소재들을 1차 성형장치(16)로 안내한 다음, 1 차 성형장치(16)에서는 파이프 형성을 위한 파이핑(piping)공정과 나사산 형성의 롤링(rolling)공정과 주축 길이방향 압축을 위한 댐핑(damping)공정을 연이어 실시하고, 그 후 2차 성형장치(18)에서는 1차 성형장치(16)에서의 1차 성형품을 100∼200℃정도로 가열하여 테이프소재간을 열융착으로 건식접합시킨다. 그후 도면들에는 미도시된 3차 성형장치에서는 2차 성형장치(18)에서의 2차 성형품에서 최외피인 보호테이프를 벗겨낸 다음 성형품을 커팅함으로써 원하는 길이의 플렉시블관을 제조하게된다.

도 4에서는 1차 성형장치(16)에 의해서 파이핑, 롤링, 및 댐핑 성형되는 상태를 보여주고 있다.

참조번호 "200"은 4개의 테이프소재(100,102,104,106)를 이용해서 파이핑(piping)하고 있는 상태이고, "202"는 파이핑공정에 의해 형성된 파이프상태이고, "204"는 파이핑된 파이프를 롤링(rolling)공정에 의해 나사산을 형성시켜 놓은 상태이고, "206"은 롤링된 후 댐핑(damping)공정에 의해서 나사산들을 길이방향으로 압축 형성시켜 놓은 상태를 보여주고 있다.

먼저 본 발명의 실시 예에서는 플렉시블관을 성형하기 위해 3∼5개의 테이프소재를 사용하는데, 이때 테이프소재간 접합방식을 종래의 습식형태의 접합방식에서 탈피하여 건식형태가 가능하도록 테이프소재를 사용한다.

본 발명의 실시 예에 따른 테이프 주요소재는 알루미늄(AL), 알루미늄에 유리직물섬유를 합포한 ALGC, 크라프트지, 넌아스베스토지(non-asbestos paper) 등이며, 3∼5개의 소재조합을 통해서 플렉시블관을 성형한다. 이때 건식접합을 위해서 알루미늄이나 ALGC테이프면에는 건식접합이 가능한 수지가 코팅된다.

도 5에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉시블관 구성 테이프소재들의 적층 단면을 보여주고 있다.

도 5에서는 알루미늄시트(aluminum sheet)상에 유리섬유직물을 1차로 합포하여 ALGC합포시트를 제조하고 유리섬유직물 일측면상에는 건식접합 가능한 접착제인 수지(resin)를 도포함으로써 수지코팅 ALGC합포시트를 구성한다.

상기 구성된 수지코팅 ALGC합포시트는 본 발명의 실시 예에 따른 플렉시블관의 내피 테이프소재(100)와 외피 테이프소재(104)로서 이용된다. 내피 테이프소재(100) 및 외피 테이프소재(104)의 수지코팅 ALGC합포시트는 ALGC합포시트(110,114)상에 건식접합 가능한 접착제인 수지코팅층(112,116)을 형성하여 구성한다. 수지코팅층(112,116)은 90∼150℃의 열에 의해 유리화 및 경화가 이루어지는 바, 2차 성형장치(18)의 내부 열(100∼200℃)이 가해짐에 따라 플렉시블관 테이프소재층간을 결합시켜준다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플렉시블관은 경질의 ALGC합포시트(110)와 수지코팅층(112)으로 구성된 내피 테이프소재(100)상에 크라프트지인 강화테이프소재(102)를 접합 형성하고, 강화테이프소재(102)상에는 수지코팅층(116)과 연질의 ALGC합포시트(114)로 구성된 외피 테이프소재(104)를 접합 형성하며, 외피 테이프소재(104)상에는 크라프트지인 보호테이프소재(106)를 비접합 형성시킴으로써 구성된다. 보호테이프소재(106)는 2차 성형장치(18)를 통과한 후 3차 성형장치에서 벗겨진다. 이때 4층 구조의 플렉시블관의 두께 t는 약 1mm정 도이다.

도 5의 플렉시블관의 테이프소재 구성은 단지 본 발명의 바람직한 일예이며, 상기 언급한 다른 소재들을 사용할 수 있고 다양한 층(3∼5개 층)으로 적층된 변경 및 변형되어 구성할 수 있음이 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하여진다.

본 발명의 실시 예에서는 플렉시블관의 치수적 사양(내경,외경)을 결정하고 아울러 파이핑, 롤링, 및 댐핑하는데 있어 중요한 구성부품인 치공구들을 제작하여 도 1의 1차 성형장치(16)에 통합 장치한다. 상기 치공구들로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스네일(40)로의 회전력 전달을 위한 회전연결봉(34)과, 파이핑을 위한 만드렐(mandrel)(38)과, 롤링을 위한 스네일(snail)(40)과 롤링너트(42), 및 고정축봉(30)에 고정 조립되며 댐핑을 주기 위한 와인딩코어(winding core)(44)가 있으며, 이 치공구들이 1차 성형장치(16)의 주축부를 구성한다.

이러한 치공구의 개발은 종래의 각 공정단계별 제품사양에 따른 치공구 개발 및 제품길이에 따른 공용화가 불가함으로써 롤링기 및 댐핑 복합구조의 설비를 신규 제작해야 하는 문제 등을 해결해주며, 또한 종래의 제품별 치공구 설치시 표준화되지 않은 설비조건으로 인한 기기 오작동 문제를 해결해준다. 요컨대, 본 발명은 치공구 표준화로 인해 치공구 셋업시 오류가 없으며 제품별 치공구 셋트의 구비로 치수별 제품생산이 가능하며 아울러 제품길이에 제한을 받지 않고 생산할 수 있도록 해준다.

도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 1차 성형장치(16)는 본체(20)와 우측의 하우 징(22) 및 좌측의 설치대(24)로 구성한다.

도 3의 고정축봉(30)의 일단(32)을 하우징(22)내부의 고정부에 나사고정 장착한 다음 회전연결봉(34)을 끼워넣어 그 일단(36)이 구동모터에 연결된 내부기어의 회전축에 축결합되게 하고, 또 만드렐(38)을 끼워 넣은 다음 그 일단을 하우징(22)에 고정 장착시킨다. 그후에는 설치대(24) 통공에 장착된 너트가이드(미도시)내에 롤링너트(42)를 장착하고 롤링너트(42)의 내측공(46)에 스네일(40)을 끼워넣어 스네일(40)의 요철부를 회전연결봉(34)의 타단 요철부에 요철결합한다. 그후 스네일(40)의 내측공(48)으로 와인딩코어(44)를 삽입하고 내부에 위치하는 고정축봉(30)의 타단 나사부(33)에 나사결합하여줌으로써 와인딩코어(44)를 고정시킨다.

만드렐(38)과 외인딩코어(44)는 고정 장착되며, 스네일(40)과 롤링너트(42)는 축회전된다. 스네일(40)은 회전연결봉(36)에 의해 시계방향으로 회전하며 롤링너트(42)는 너트가이드와 함께 일체조립되어 설치대(24)내를 통해 동력전달되는 체인에 의해 스네일(40)과 동일 방항(시계방향)과 동일 회전속도로 회전한다.

스네일(40)의 외경부와 롤링너트(42)의 내경부에는 각각 나사산(47)(49)이 형성되어 있는 바, 스네일(40)이 제품내경 확정 및 롤링을 하며, 롤링너트(42)가 제품외경 확정 및 롤링을 한다. 만드렐(38)은 풀리들(26,27)에 걸려진 평밸트(28)와 함께 작동하여 테이프소재를 파이핑되게 함과 아울러 이송안내되게 해주며, 설치대(24)의 후부에 장착된 와인딩코어(44)는 롤링된 제품에 빡빡하게 끼이도록 외경 구성하며 길이방향으로 주름이 형성됨으로써 롤링된 제품이 댐핑되게 해준다.

상기한 치공구들은 플렉시블관의 치수적 사양(내경,외경)과 제품길이에 맞는 생산을 위해 다양한 치수로 구비되어지며, 필요한 제품 생산을 위해 치공구는 언제든지 분해 및 조립될 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 플렉시블관 제조장치의 제어동작을 상세히 설명하면 하기와 같다.

외부에 설치된 보빈거치대(10)의 4개의 보빈(12)들로부터 테이프소재들 즉, 내피 테이프소재(100), 강화 테이프소재(102), 외피 테이프소재(104), 보호테이프소재(106)를 1차,2차,3차 안내대(14a,14b,14c)를 통해 안내받아 1차 성형장치(16)의 주축을 형성하는 만드렐(38)에 차례로 감는다. 1차 및 2차 안내대(14a,14b)에 장치된 안내조절구(15)들을 적절히 위치조정하고 고정시키게 되면 테이프소재들(100∼106)이 만드렐(38)에 감기는 각도 θ를 조정할 수 있다. 따라서 한번 감긴 테이프소재가 두번째로 겹쳐 감길 때에 중첩되는 정도를 작업자가 임의로 조절할 수 있는 장점이 있다.

1차 성형장치(16)의 구동풀리(26)와 피동풀리(27)는 만드렐(38) 주축에 경사지게 대향하여 주축 양단에 위치하여 평밸트(28)로 체결 연결하되, 만드렐(38)에 이미 경사지게 감긴 테이프소재들(100∼106) 즉 형성된 파이프를 평밸트(28)가 한번 휘감아 당길 수 있도록 구성한다.

따라서 1차 성형장치(16)에 장착된 구동모터로부터의 동력을 전달받아 구동풀리(26)가 회전하게되면 평밸트(28)가 경사지게 감긴 테이프소재들(100∼106)을 압박 회전시키면서 설치대(24)측으로 이송시키는 바, 이것이 파이프를 형성하는 파이핑(piping)공정이다.

설치대(24)에 장치된 롤링너트(42)와 스네일(40)은 시계방향으로 회전하면서 이송되어지는 파이프에 나사산을 형성해주는데, 이때 롤링너트(42)는 스네일(40)은 파이프의 내경을 확정해주고 스네일(40)은 파이프의 외경을 확정해준다. 이렇게 파이프에 나사산을 형성해주는 작업이 롤링(rolling)공정이다.

롤링공정에 의해 나사산 형성이 이루어진 파이프는 설치대(24)의 후부로 연장 고정된 와인딩코어(44)의 외경 주름부에 끼어 뻑뻑하게 지나면서 나사산 형성 파이프가 길이방향으로 압축이 이루어진다. 이러한 작업이 댐핑(damping)공정이다.

댐핑작업이 이루어진 성형품은 2차 성형장치(18)에 공급되어진다.

그 후 2차 성형장치(18)에서는 1차 성형장치(16)에서 댐핑작업까지 이루어진 성형품을 100∼200℃정도로 가열을 하게되면, 내피 및 외피 테이프소재(100,104)의 ALGC합포시트(110,114)상 수지코팅층(112,116)이 열에 의해 중간부에 위치한 크라프트지(102)에 융착된 후 유리화 및 경화 이루어져 플렉시블관 테이프소재층간을 결합시켜 주므로 건식접합이 이루어진다.

그후 도면들에는 미도시되었지만, 3차 성형장치에서는 2차 성형장치(18)에서의 2차 성형품에서 최외피인 보호테이프를 벗겨낸 다음 성형품을 커팅함으로써 원하는 길이의 플렉시블관을 제조하게된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 플렉시블관 제조에 있어서 여러 파트(part)로 구성되어진 생산설비를 하나의 시스템으로 통합 구현할 수 있으며, 파이핑,롤링,댐핑을 위한 치공구를 공용화 및 표준화할 수 있는 장점이 있다.

Claims

플렉시블관 제조장치에 있어서,

외부에 설치된 보빈거치대(10)의 보빈(12)들에 다수개의 테이프소재들을 거치하고 1차,2차,3차 안내대(14a,14b,14c)의 안내조절구(15)를 통해 안내 조절된 테이프 소재들을 1차 성형장치(16)의 하우징(22)에 고정된 만드렐(38)로 안내하여 차례로 경사 감김되게 하고, 만드렐(38) 주축 양단에 각각 설치된 구동풀리(26)와 피동풀리(27)에 체결된 평밸트(28)가 만드렐(38)에 감긴 테이프소재들을 휘감아 당기게 하여 감긴 테이프소재들의 회전이송으로 파이프를 형성하며, 1차 성형장치(16)의 설치대(24)의 통공에 설치된 롤링너트(42)와 스네일(40)에 구동회전에 의해서 이송된 파이프에 나사산이 형성되고, 설치대(24)의 후부에 설치된 와인딩코어(44)에 의해서 나사산 형성된 파이프를 길이방향 압축을 실시하여 1차 성형품을 제작하며,

2차 성형장치(18)에서는 1차 성형장치(16)에서의 1차 성형품을 100∼200℃정도로 가열하여 테이프소재간을 열융착으로 건식접합하도록 구성함을 특징으로 하는 플렉시블관 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 주축에는 고정축봉(30)의 일단(32)을 하우징(22)내부 고정부에 장착한 다음 회전연결봉(34)과 만드렐(38)을 차례로 끼워넣되, 회전연 결봉(34)을 내부 구동모터에 의해 축회전 가능케 결합하고 만드렐(38)을 하우징(22)에 고정 장착하며, 설치대(24)의 통공에는 롤링너트(42)와 스네일(40)을 회전되게 조립설치하되 스네일(40)의 일단이 회전연결봉(34)에 회전 연결되게 조립하고 롤링너트(42)가 설치대(24)내부의 체인을 통해 회전되게 하여 이송된 파이프에 나사산 형성가능케 하고, 스네일(40)의 내측공(48)을 통해 와인딩코어(44)를 주축 내부 설치된 고정축봉(30)에 나사조립으로 고정시켜 축길이방향으로 압축되게 구성함을 특징으로 하는 플렉시블관 제조장치.