KR101012508B1 - 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 냉매라인과 같이 3차원 밴딩이 요구되는 밴딩 대상 파이프를 별도의 전용 지그를 사용하지 않고 자동으로 절곡시킬 수 있는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신은 절곡대상 파이프를 삼차원 방향으로 절곡시키는 절곡유닛과, 상기 절곡유닛을 상기 파이프의 절곡지점으로 이동시킬 수 있도록 상기 파이프의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동시키는 이동부를 구비하며, 상기 절곡유닛은 파이프의 절곡 반경에 대응하는 반경의 밴딩다이와, 상기 밴딩다이의 곡률과 나란한 곡률방향을 따라 이동하면서 상기 파이프를 상기 밴딩다이의 외주면을 따라 절곡시키는 밴딩툴 및 상기 밴딩툴을 회전시켜 파이프가 절곡되도록 회전력을 가하는 툴구동부를 포함하는 밴딩수단과, 상기 파이프의 절곡방향을 선택할 수 있도록 상기 밴딩수단을 상기 파이프를 중심으로 360°회전시키는 회전수단을 포함한다.

파이프, 밴딩

Description

소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신 {Pipe bending machine}

본 발명은 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉장고의 냉매라인과 같이 3차원 밴딩이 요구되는 밴딩 대상 파이프를 별도의 전용 지그를 사용하지 않고 자동으로 절곡시킬 수 있는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신에 관한 것이다.

통상적으로 냉장고를 비롯한 각종 냉동장치는 압축기와 응축기, 모세관 증발기를 순환하는 냉매의 순환과정에서의 열교환을 통해 구동한다.

따라서 냉동장치들에는 상기 냉매가 순환할 수 있는 유로를 제공하기 위한 냉매라인이 설치되는데, 냉장고의 형태, 및 냉동장치의 구조에 따라 상기 냉매라인의 구조가 다양하게 제작되며, 필요에 따라서는 냉매라인을 절곡하여 냉동장치의 본체에 용이하게 장착할 수 있도록 되어 있다.

종래에는 냉매라인의 절곡이 수작업으로 이루어졌었다.

소정 길이로 절단된 파이프를 해당 냉매라인을 제작하기 위한 전용 지그에 설치한 다음 작업자가 지그를 이용하여 냉매라인을 절곡시킴으로써 냉매라인이 장착될 냉동장치에 장착될 수 있는 구조가 되도록 하였다.

이러한 수작업 방식은 냉동장치에 따라 전용 지그를 제작해야 하는데 따른 지그 제작 비용의 발생과, 수작업에 의해 절곡이 이루어짐에 따라 절곡부분에 가해지는 힘의 크기가 일정하지 않은데 따른 불량 발생과 같은 문제점이 있었다.

또한 냉매라인의 제작에 인력이 많이 투입되어 인건비가 상승됨에 따라 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 3차원 절곡이 가능하며, 상이한 구조의 냉매라인의 제작시에도 별도의 전용지그를 제작할 필요가 없어 제작비용을 최소화할 수 있는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신은 절곡대상 파이프를 삼차원 방향으로 절곡시키는 절곡유닛과, 상기 절곡유닛을 상기 파이프의 절곡지점으로 이동시킬 수 있도록 상기 파이프의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동시키는 이동부를 구비하며, 상기 절곡유닛은 파이프의 절곡 반경에 대응하는 반경의 밴딩다이와, 상기 밴딩다이의 곡률과 나란한 곡률방향을 따라 이동하면서 상기 파이프를 상기 밴딩다이의 외주면을 따라 절곡시키는 밴딩툴 및 상기 밴딩툴을 회전시켜 파이프가 절곡되도록 회전력을 가하는 툴구동부를 포함하는 밴딩수단과, 상기 파이프의 절곡방향을 선택할 수 있도록 상기 밴딩수단을 상기 파이프를 중심으로 360°회전시키는 회전수단을 포함한다.

상기 회전수단은 상기 이동부의 상부에 상기 파이프의 길이방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전체와, 상기 회전체의 일측에 마련되는 종동풀리와, 상기 종동풀리의 양 측에 각각 하나씩 설치되는 아이들풀리와, 상기 회전체의 회전력을 제공하기 위한 제1 모터와, 상기 제1 모터에 의해 구동되는 구동풀리 및 상기 구동풀리와 상기 아이들풀리 및 상기 종동풀리의 하방 일부를 연결하도록 무한궤도상으로 걸리어 상기 제1 모터의 구동력을 상기 종동풀리에 전달하는 제1 벨트를 포함하는 제1 동력전달부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 밴딩수단은 상기 회전수단의 일측에 회전수단과 함께 회전 가능하게 설치되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 상기 파이프의 길이방향과 직교하는 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 이동프레임과, 상기 이동프레임에 결합되어 있으며 상기 밴딩다이와 밴딩툴이 설치되는 결합플레이트와, 상기 절곡대상 파이프의 장착 및 탈거가 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 밴딩다이와 상기 밴딩툴이 절곡 구동시에는 상기 파이프 상의 절곡지점으로 이동하고, 구동이 완료된 후에는 상기 파이프로부터 분리될 수 있도록 상기 결합플레이트가 설치된 이동프레임을 상기 지지프레임 상에서 이동시키는 제1 구동부를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 결합플레이트는 상기 이동프레임에 제2 구동부에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 밴딩다이와 밴딩툴은 상기 파이프의 절곡부분에서의 곡률을 필요에 따라 선택할 수 있도록 각각 상기 결합플레이트의 회전중심축을 기준으로 일측과 타측에 결합되며 상호 반경이 다른 두 개의 제1, 제2 밴딩다이와, 상기 제1, 제2 밴딩다이에 각각 인접하도록 설치되어 파이프를 절곡하는 제1, 제2 밴딩툴을 포함하며, 상기 툴구동부는 상기 이동프레임의 일측에 설치되는 제1 풀리와, 상기 제1 풀리에 의해 회전하는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 치합되며 상기 제1, 제2 밴딩툴을 회전시키는 제2, 제3 기어와, 상기 이동프레임에 설치되는 제2 모터와, 상기 제2 모터에 의해 회전하는 제2 풀리 및 상기 제1, 제2 풀리를 연결하여 제2 모터의 구동력을 상기 제1 풀리에 전달하는 제2 벨트를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 제1 벨트와 상기 구동풀리, 종동풀리 및 아이들풀리는 슬립이 발생하지 않도록 접촉면 상에 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 파이프 밴딩장치는 별도의 전용 지그 제작 없이도 일정 형상의 냉매 라인이 제작되도록 파이프를 3차원 적으로 절곡시킬 수 있기 때문에 제작 시간의 단축 및 제작 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신(100)은 절곡대상 파이프(1)를 절곡하는 절곡유닛(30)과, 절곡유닛(30)을 이동시키는 이동부(10) 및 상기 절곡유닛(30)과 이동부(10)를 자동으로 구동시키기 위한 제어기(80)를 포함한다.

도면에 도시되지는 않았으나, 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신(100)의 후방에는 절곡유닛(30)에서 절곡대상 파이프(1)의 일측을 절곡하는 동안 파이프(1)의 타측을 지지하도록 하기 위한 별도의 서포트부가 설치될 수 있다.

본 실시예의 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신(100)은 냉장고에 장착되는 냉매라인을 제작하기 위한 것으로서, 냉매라인을 제작하기 위한 파이프(1)의 양단을 동시에 절곡할 수 있도록 두 개의 절곡유닛(30)을 포함한다.

상기 이동부(10)는 상기 절곡유닛(30)이 파이프(1)의 절곡지점에 위치할 수 있도록 절곡유닛(30)을 파이프(1)의 길이방향(이하 '제1 방향'이라 함)을 따라 이동시키는 것으로서, 지지면에 지지되는 베이스부(11)와, 상기 베이스부(11)에 제1 방향을 따라 연장되도록 형성된 제1, 제2 가이드레일(12,13)과, 제1, 제2 이동스크류(15,16)와, 제1, 제2 이동스크류(15,16)에 각각 나사결합되어 제1, 제2 이동스크류(15,16)의 회전시 제1 방향을 따라 이동하는 두 개의 이동바디(19) 및 상기 제2 가이드레일(13) 제2 이동스크류(16)를 수평면과 나란하도록 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 이동시키는 간격조절부(22)를 포함한다.

상기 제1 가이드레일(12)은 베이스부(11)의 상면에 소정의 간격을 갖도록 제1 방향을 따라 나란하게 연장되게 설치된 두 개의 레일부재(14)를 포함한다.

상기 제1 이동스크류(15)는 상기 두 개의 레일부재(14)의 사이에 위치하며, 일단이 상기 베이스부(11)에 회전 가능하게 지지되어 있고 타단은 베이스부(11)에 설치되어 제1 이동스크류(15)에 회전력을 제공하는 제1 스크류구동모터(17)에 결합되어 있다.

상기 제1 스크류구동모터(17)는 정·역회전이 가능하며, 제1 스크류구동모터(17)의 구동에 의해 상기 제1 이동스크류(15)가 정회전 또는 역회전 하게 된다.

상기 제2 가이드레일(13) 및 제2 이동스크류(16)는 베이스부(11)에 설치된 간격조절부(22)에 설치되는 것인데, 제작되는 냉매라인의 규격 또는 사이즈에 따라 상기 두 개의 절곡유닛(30) 사이의 간격 조정이 필요할 경우 간격조절부(22)재를 통해 상기 두 개의 절곡유닛(30) 사이의 거리를 조절할 수 있다.

간격조절부(22)재는 상기 베이스부(11)의 상부에 제2 방향을 따라 연장되며 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 나란하게 연장되는 복수개의 보조 가이드레일(23)과, 보조 가이드레일(23)을 따라 이동 가능하게 결합되는 슬라이딩블럭(24)과, 상기 보조 가이드레일(23)들의 사이에 위치하도록 베이스부(11)에 설치되는 두 개의 보조스크류(25)와, 보조스크류(25)를 회전시키는 핸들(26) 및 상기 보조스크류(25)에 나사결합되어 보조스크류(25)의 회전에 따라 제2 방향으로 슬라이딩되는 이동블럭(27)을 포함한다.

상기 제2 가이드레일(13)은 슬라이딩블럭(24)과 이동블럭(27)에 지지되어 있으며, 제2 이동스크류(16) 역시 일단이 상기 제2 가이드레일(13)에 고정되어 있는 필로우블럭(28)에 회전 가능하게 결합되어 있다.

상기 핸들(26)을 정회전 또는 역회전 시키면 이동블럭(27)이 보조스크류(25)를 따라 전진 또는 후진하게 되며, 이동블럭(27)이 제2 가이드레일(13)에 의해 슬라이딩블럭(24)과 연결되어 있으므로 이동블럭(27)의 이동에 따라 슬라이딩블럭(24)도 함께 전진 또는 후진하여 제2 가이드레일(13)을 제2 방향을 따라 이동시키게 된다. 따라서 제2 가이드레일(13)을 따라 이동하게 되는 절곡유닛(30)이 제1 가이드레일(12)을 따라 이동하는 절곡유닛(30)으로부터 멀어지거나 가까워지도록 간격을 조절할 수 있다.

상기 제2 이동스크류(16)의 타단도 제1 이동스크류(15)와 마찬가지로 제2 스크류구동모터(18)에 의해 회전 가능하도록 연결되어 있다.

상기 이동바디(19)는 각각 제1, 제2 가이드레일(12,13)을 따라 이동 가능하도록 두 개가 설치되며, 각각의 이동바디(19)의 하부에는 제1, 제2 가이드레 일(12,13)과 슬라이딩 가능하게 결합되는 결합레일(20)이 형성되어 있으며, 결합레일(20)의 사이에는 상기 제1, 제2 이동스크류(15,16)에 나사결합되는 나사체결부재(21)가 마련되어 있다.

따라서 이동바디(19)는 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)의 구동에 따라 제1, 제2 이동스크류(15,16)가 정회전 또는 역회전 하게 되면 나사체결부재(21)가 제1, 제2 이동스크류(15,16)에 의해 제1 방향을 따라 전진 후진하게 된다.

상기 제1, 제2 이동스크류(15,16)는 각각 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)에 의해 별도로 회전하게 되므로 두 개의 이동바디(19)는 각각 이동 거리나 이동 방향이 상이하도록 이동시킬 수 있다.

절곡유닛(30)은 상기 각각의 이동바디(19)에 설치되어 연장되어 있는 파이프(1)를 절곡하기 위한 것으로, 파이프(1)를 절곡하는 절곡수단과, 절곡수단을 파이프(1)를 중심으로 회전시키는 회전수단(31)을 포함한다.

회전수단(31)은 절곡수단을 회전시켜 파이프(1)의 절곡방향을 조절하도록 하기 위한 것으로, 이동바디(19)의 상부에 회전 가능하게 설치되는 회전체(32)와, 회전체(32)를 회전시키기 위한 제1 동력전달부(37)를 포함한다.

회전체(32)는 상기 이동바디(19)의 상부에 제1 방향을 따라 소정 간격 이격되어 있는 두 개의 지지브라켓(33)에 회전 가능하게 지지되어 있는데, 상기 각각의 지지브라켓(33)에 설치되는 회전플레이트(35)와, 상기 두 개의 회전플레이트(35)를 상호 연결하는 복수개의 연결바(36)를 포함한다.

상기 회전플레이트(35)는 중앙에 절곡 대상 파이프(1)가 안착될 수 있도록 안착부분(35a)이 마련되어 있으며, 외부로부터 상기 안착부분(35a)으로 파이프(1)가 인입될 수 있도록 삽입홈(35b)이 형성되어 있다.

상기 삽입홈(35b)은 안착부분(35a)으로부터 회전플레이트(35)의 외주면으로 연장될수록 간격이 점점 멀어지게 형성되어 있어서, 파이프(1)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있게 되어 있다.

상기 지지브라켓(33)에는 상기 회전플레이트(35)의 외주면에 접촉하는 롤러베어링(34)들이 설치되어 있어서 상기 회전플레이트(35)가 용이하게 회전할 수 있다.

상기 제1 동력전달부(37)는 상기 회전체(32)의 일측에 형성되어 있는 종동풀리(38)와, 제1, 제2 아이들풀리(39,40)와, 구동풀리(42), 제1 모터(43) 및 제1 벨트(44)를 포함한다.

종동풀리(38)는 상기 연결바(36)들의 일측에는 상기 회전플레이트(35)의 회전중심축과 나란한 축을 중심으로 회전할 수 있게 형성되어 있다. 상기 종동풀리(38) 역시 파이프(1)의 삽입 시 파이프(1)가 중앙에 안착될 수 있도록 안착부분(38a)이 마련되어 있으며, 이 안착부분(38a)으로부터 외주면으로 연장되는 삽입홈(38b)이 형성되어 있는데, 회전플레이트(35)의 삽입홈(35b)과 종동풀리(38)의 삽입홈(38b)이 제1 방향을 따라 연장되는 동일선상에 마련되어 있어서, 회전플레이트(35)의 삽입홈(35b)이 상방으로 개구되어 있을 때, 종동풀리(38)의 삽입홈(38b) 역시 상방으로 개구되도록 위치하여 파이프(1)가 회전플레이트(35)와 종동풀리(38)에 모두 용이하게 안착될 수 있다.

제1, 제2 아이들풀리(39,40)는 각각 이동바디(19)의 상면에 설치되어 있는 보조브라켓(41)에 회전 가능하게 설치되어 있으며, 상기 제1, 제2 아이들풀리(39,40)의 회전 중심축은 제1 방향과 나란한 방향으로 연장된다.

상기 제1 모터(43)는 이동바디(19)에 설치되는데, 상기 종동풀리(38)보다 하측에 위치하도록 설치되며, 구동풀리(42)가 제1 모터(43)의 구동축에 설치되어 있다.

제1 벨트(44)는 상기 구동풀리(42)와 제1, 제2 아이들풀리(39,40) 및 종동풀리(38)에 무한궤도상으로 걸려 있는데, 특히 제1 벨트(44)는 종동풀리(38)의 회전 중심을 기준으로 하측을 지나도록 종동풀리(38)에 연결되는 것이 바람직하다. 이는 파이프(1)의 삽입 또는 탈거시 상기 삽입홈(38b)이 상방으로 개구되도록 종동풀리(38)가 회전된 상태에서 파이프(1)의 삽입 또는 인출이 제1 벨트(44)에 의해 방해받지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 구동풀리(42)와 제1, 제2 아이들풀리(39,40) 및 종동풀리(38)에는 외주면에 결합홈들이 형성되어 있으며, 제1 벨트(44)에는 상기 결합홈에 삽입되는 결합돌기들이 형성되어 있어서, 동력의 전달 시 제1 벨트(44)가 슬립되는 것을 방지할 수 있는데, 이는 제1 모터(43)의 구동 동력이 회전체(32)에 정확하게 전달되도록 하기 위한 것이다.

후술하는 밴딩수단(51)에 의한 파이프(1)의 절곡방향은 회전체(32)의 회전량에 따라 결정되기 때문에 회전체(32)가 의도된 정확한 각도로 회전되어야만 파이프(1)가 정확한 방향으로 절곡될 수 있다. 제1 벨트(44)가 구동풀리(42)와 제1, 제 2 아이들풀리(39,40) 및 종동풀리(38) 상에서 슬립이 발생하게 되면, 회전체(32)가 정확한 회전 각도로 회전할 수 없게 되므로 파이프(1)의 절곡방향을 정확하게 제어할 수 없기 때문에 결합홈과 결합돌기를 통해 제1 모터(43)의 구동력이 회전체(32)에 정확하게 전달되도록 한다.

밴딩수단(51)은 파이프(1)를 일방향으로 절곡하는 것으로, 상기 회전체(32)와 함께 회전할 수 있도록 회전체(32)에 결합되어있는 지지프레임(52)과, 상기 지지프레임(52)에 설치되는 이동프레임(53)과, 상기 이동프레임(53)을 지지프레임(52) 상에서 이동시키는 제1 구동부와, 이동프레임(53)에 결합되는 결합플레이트(55)와, 상기 결합플레이트(55)를 회전시키는 제3 구동부, 결합플레이트(55)에 설치되는 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와, 제1, 제2 밴딩툴(60,61) 및 상기 제1, 제2 밴딩툴(60,61)을 구동시키는 툴구동부(62)를 포함한다.

상기 지지프레임(52)은 상기 회전체(32)의 일측 단부에 연결되어 있으며, 회전체(32)와 일체로 회전할 수 있도록 되어 있다.

이동프레임(53)은 상기 지지프레임(52)에 제1 방향과 직교하는 방향을 따라 제1 구동부에 의해 이동 가능하게 결합되는데, 본 실시예의 제1 구동부는 액튜에이터(54)가 적용되었으며, 이동프레임(53)은 액튜에이터(54)의 구동에 의해 지지프레임(52) 상에서 이동이 가능하다. 상기 이동프레임(53)의 이동은 후술하는 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와, 제1, 제2 밴딩툴(60,61)이 파이프(1)의 절곡위치로 이동하거나 절곡위치로부터 벗어나도록 하기 위한 것이다.

이동프레임(53)의 일측에는 결합플레이트(55)가 제2 구동부에 의해 회전 가 능하게 결합되어 있다.

상기 결합플레이트(55)를 회전시키는 제2 구동부로는 로터리 실린더(56)가 적용되었는데, 상기 로터리 실린더(56)의 구동력에 의해 결합플레이트(55)가 설치된 플레이트 회전축(57a)이 180°각도로 필요에 따라서 회전하게 된다.

상기 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와 제1, 제2 밴딩툴(60,61)은 결합플레이트(55)에 플레이트 회전축(57a)을 기준으로 양측에 형성되어 있다.

상기 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와 제1, 제2 밴딩툴(60,61)은 파이프(1)의 절곡을 위한 것인데, 제1, 제2 밴딩다이(58,59)는 상호 다른 곡률반경을 가가며 제1, 제2 밴딩툴(60,61)은 각각 상기 제1, 제2 밴딩다이(58,59)의 외주면 곡률과 동일 곡률방향을 따라 이동하도록 되어 있다.

파이프(1)의 절곡은 다음과 같은 단계를 통해 이루어진다.

파이프(1)가 상기 밴딩다이(58,59)와 밴딩툴(60,61)의 사이에 위치하면 상기 밴딩툴(60,61)이 밴딩다이(58,59)의 외주면 곡률을 따라 이동하면서 파이프(1)를 밴딩시키게 되며, 파이프(1)는 해당 밴딩다이(58,59)의 곡률을 따라 절곡이 이루어진다.

본 실시예의 경우 상호 곡률반경이 다른 두 개의 제1, 제2 밴딩다이(58,59)를 포함하고 있기 때문에 필요에 따라 선택된 곡률반경으로 파이프(1)를 절곡할 수 있다.

상기 제1, 제2 밴딩다이(58,59) 각각의 외주면과 상기 결합플레이트(55)의 회전 중심 사이의 거리는 동일하도록 형성되어야 하는데, 상기 파이프(1)는 위치가 고정되어 있으며, 상기 결합플레이트(55)의 회전에 의해 제1 밴딩다이(58) 또는 제2 밴딩다이(59)가 파이프(1)를 절곡하도록 위치하기 때문이다.

따라서 상기 제2 밴딩툴(61)의 회전중심은 제1 밴딩툴(60)의 회전중심보다 상기 제1, 제2 밴딩다이(58,59)의 곡률반경의 차이만큼 결합플레이트(55)의 회전중심으로부터 멀리 떨어져 있다.

이렇게 결합플레이트(55)에는 곡률반경이 상호 다른 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와, 각각의 밴딩다이의 곡률반경의 중심을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 제1, 제2 밴딩툴(60,61)을 구비하기 때문에 파이프(1)를 원하는 곡률반경으로 선택적으로 절곡할 수 있다.

상기 툴구동부(62)는 상기 제1, 제2 밴딩툴(60,61)을 회전시켜 파이프(1)의 절곡이 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 상기 이동프레임(53)의 일측에 설치되는 제2 모터(63)와, 상기 제2 모터(63)에 설치되어 회전하는 제2 풀리(65)와, 상기 제2 풀리(65)와 제2 벨트(66)에 의해 동력전달이 가능하게 연결되어 있으며 이동프레임(53)에 회전 가능하게 설치된 제1 풀리(64)와, 제1 풀리(64)와 연결되는 풀리회전축(57b)에 설치되어 제1 풀리(64)와 함께 회전하는 제1 기어(67)와, 상기 제1 기어(67)에 치합되며 상기 제1, 제2 밴딩툴(60,61)의 회전축을 회전시키는 제2, 제3 기어(68,69)를 포함한다.

상기 제2 모터(63)가 구동하여 상기 제2 풀리(65)가 회전하면, 제2 벨트(66)에 의해 제1 풀리(64) 역시 일방향으로 회전하게 된다. 제1 풀리(64)의 회전력은 풀리회전축(57b)을 통해 제1 기어(67)에 전달되어 제1 기어(67)가 일방향으로 회전 하고, 제1 기어(67)에 치합되어 있는 제1, 제2 기어(67,68)가 함께 맞물려 회전하면서 제1, 제2 밴딩툴(60,61)을 회전시킨다. 제2 모터(63)가 다시 제2 풀리(65)가 초기 위치로 복귀되도록 구동하면 제1 풀리(64)와 제1 기어(67)가 초기위치로 복귀하도록 역회전하게 되며, 제2, 제3 기어(68,69) 역시 파이프(1)를 절곡하기 전의 초기 위치로 회전하여 상기 제1, 제2 밴딩툴(60,61)을 초기위치로 복귀시키게 된다.

상기 풀리회전축(57b)은 플레이트 회전축(57a)과 베어링을 통해 연결되어 있어서, 플레이트 회전축(57a)이 로터리 실린더(56)에 의해 회전하거나, 풀리회전축(57b)이 제2 모터(630)에 의해 회전하게 될 때, 상호 회전에 대하여 간섭받지 않고 회전할 수 있다.

상기 제1 기어(67)는 제1 풀리(64)와 동일방향으로 회전하게 되며, 상기 제2, 제3 기어(68,69)는 제1 기어(67)와 반대방향으로 회전하게 된다. 제2, 제3 기어(68,69)가 동일 방향으로 회전하게 되므로 제1, 제2 밴딩툴(60,61)의 회전 방향 역시 동일하게 된다.

상기 이동부(10)와 절곡유닛(30)은 제어기(80)에 의해 구동이 제어된다.

상기 제어기(80)는 상기 이동부(10)와 절곡유닛(30)의 구동을 제어하는 메인 컨트롤유닛(81)과, 이동부(10)와 절곡유닛(30)의 구동 순서 및 구동량과 같은 구동정보를 입력할 수 있는 입력부(89)를 포함한다.

상기 메인 컨트롤유닛(81)은 입력부(89)를 통해 구동정보의 입력시 에러 발생을 방지하기 위한 노이즈 필터 회로(83)가 마련되어 있으며, 여과된 입력 정보는 중앙처리부(82)로 전달된다. 또한 메인 컨트롤유닛(81)은 중앙처리부(82)에서 전달하는 구동신호를 통해 이동부(10)의 제1, 제2 스크류구동모터(17,18), 제1 모터(43), 밴딩수단(51)의 액튜에이터(54), 제2 모터(63), 로터리 실린더(56)의 구동을 제어하는 각각의 제1 내지 제5 모션 컨트롤러(84~88)가 구비되어 있다.

제1 모션 컨트롤러(84)는 이동부(10)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)에 구동신호를 보내 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)를 구동하여 절곡유닛(30)을 파이프(1)의 절곡지점으로 이동시킨다.

제2 모션 컨트롤러(85)는 회전수단(31)의 구동을 위한 것으로서, 각각의 절곡유닛(30)에 장착된 제1 모터(43)를 구동하는 구동신호를 인가하여 회전체(32)의 회동각도를 조절하게 된다.

제3 모션 컨트롤러(86)는 파이프(1)의 절곡을 위한 밴딩툴(60,61)을 회전시키기 위한 것으로, 제2 모터(63)를 구동시키는 구동신호를 송출하며, 제2 모터(63)의 구동력이 상술한 바와 같이 제1 풀리(64)와 기어들(67~69)을 통해 전달되어 밴딩툴(60,61)이 회전한다.

제4 모션 컨트롤러(87)는 각 로터리 실린더(56)를 구동하는 것으로, 솔레노이드 밸브를 개폐를 통해 로터리 실린더(56)를 구동하여 결합플레이트(55)를 회전시킨다.

제5 모션 컨트롤러(88)는 이동프레임(53)을 이송시키는 각각의 액튜에이터(54)를 구동하도록 솔레노이드 밸브를 개폐하여 이동프레임(53)을 지지프레임(52) 상에서 소정거리 이동 시키게 된다.

입력부(89)는 터치스크린 방식 또는 키보드를 통한 키 입력 방식 등이 적용될 수 있다. 이렇게 입력부(89)를 통해 작업자가 필요에 따른 구동정보를 입력하면 메인 컨트롤유닛(81)이 입력된 구동정보에 따라 일정 형상의 냉각라인이 제작되도록 파이프(1)를 절곡하게 되므로 별도의 전용지그를 제작하지 않아도 구동정보의 세팅만을 변화시켜 새로운 냉각라인의 제작이 이루어지게 할 수 있다.

본 발명의 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신(100)의 파이프(1) 절곡 과정은 다음과 같다.

먼저 작업자가 입력부(89)를 통해 제작 대상 냉각라인의 형상이 제작될 수 있도록 파이프(1)를 절곡시킬 수 있는 구동정보를 입력한다.

파이프(1)의 절곡 작업을 위해 먼저 절곡 대상 파이프(1)를 일측이 서포트부에 지지되고 절곡대상 부분들이 상기 회전체(32)의 안착부분(35a,38a)에 안착되도록 장착하는데, 이때, 파이프(1)가 안착부분(35a,38a)들에 안착되는 것이 가능하도록 회전플레이트(35)와 종동풀리(38)는 삽입홈(35b,38b)들이 상방을 향하도록 세팅되며, 이동프레임(53) 역시 이동하여 상기 결합플레이트(55)를 후퇴시킴으로써 파이프(1)의 장착시 간섭이 생기지 않게 한다.

파이프(1)의 장착이 완료되면 메인 컨트롤유닛(81)에서는 입력된 구동정보에 따라 이동부(10)와 절곡유닛(30)을 구동시키게 되는데, 먼저 상기 밴딩다이(58,59)와 밴딩툴(60,61)이 상기 파이프(1) 상의 절곡 위치에 위치하도록 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)를 구동하여 이동바디(19)를 제1 방향을 따라 이동시킨다.

파이프(1) 상의 해당 지점에서 구동정보의 절곡방향에 대응하도록 제1 모 터(43)를 이용하여 회전체(32)를 회전시킨 다음 로터리 실린더(56)를 통해 결합플레이트(55)를 회전시켜 해당 위치에서의 파이프(1)의 곡률반경에 대응하게 절곡이 이루어질 수 있도록 밴딩다이(58,59)와 밴딩툴(60,61)을 선택한다.

예를들어 제1 밴딩다이(58)와 제1 밴딩툴(60)이 작업 위치에 위치한 상태로 가정하면, 이 때, 해당 절곡지점에서 제1 밴딩다이(58)의 곡률반경에 대응하도록 파이프(1)를 절곡할 때에는 결합플레이트(55)의 회전이 필요치 않으며, 액튜에이터(54)를 통해 이동프레임(53)을 이동하여 결합플레이트(55)를 전진시키게 되며, 결합플레이트(55)의 전진에 의해 파이프(1)가 제1 밴딩다이(58)와 제1 밴딩툴(60)의 사이에 위치하게 된다.

만약 반대로 해당 절곡지점에서 제2 밴딩다이(59)의 곡률반경에 대응하도록 파이프(1)를 절곡할 때에는 결합플레이트(55)가 180°회전하도록 로터리 실린더(56)를 구동하여 플레이트 회전축(57a)을 회전시킨다. 결합플레이트(55)가 회전하면 제2 밴딩다이(59)와 제2 밴딩툴(61)이 절곡 위치로 이동하게 되며, 이동프레임(53)을 이동시켜 파이프(1)를 제2 밴딩다이(59)와 제2 밴딩툴(61) 사이로 위치시킨다.

이렇게 필요에 따라 파이프(1)를 적정 곡률반경으로 절곡할 수 있으며, 파이프(1)가 장착된 상태에서 밴딩다이(58,59)와 밴딩툴(60,61)을 변경하기 위해 결합플레이트(55)를 회전시킬 때에는 밴딩다이(58,59) 및 밴딩툴(60,61)과 파이프(1) 사이에 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위해서 결합플레이트(55)를 회전시키기 전에 이동프레임(53)을 이동시켜 제1, 제2 밴딩다이(58,59)와 제1, 제2 밴딩 툴(60,61)이 파이프(1)로부터 멀어지도록 결합플레이트(55)를 후퇴시킨다.

선택된 밴딩다이(58,59)와 밴딩툴(60,61)의 사이로 파이프(1)가 위치하도록 결합플레이트(55)를 전진시킨 후에는 툴구동부(62)의 구동에 의해 파이프(1)를 절곡하게 된다. 제3 모션 컨트롤러(86)에서 제2 모터(63)를 구동시키면 이 구동력이 제1 기어(67)로 전달되고, 제1 기어(67)와 치합되어 있는 제2, 제3 기어(68,69)의 회전에 의해 상기 제1, 제2 밴딩툴(60,61)이 각각 제1, 제2 밴딩다이(58,59)의 곡률을 따라 회전하게 된다.

밴딩툴(60,61)의 회전에 의해 파이프(1)는 상기 밴딩다이(58,59)의 외주면을 따라 절곡됨으로써 선택된 해당 밴딩다이(58,59)와 동일한 곡률반경으로 절곡된다. 상기 밴딩툴(60,61)의 회전량에 따라 파이프(1)의 절곡량도 조절할 수 있는데, 제2 모터(63)가 제1 풀리(64)를 회전시키는 회전량이 크면 상기 밴딩툴(60,61)의 회전량도 커지며, 반대로 제1 풀리(64)의 회전량이 작도록 제2 모터(63)가 구동하면 밴딩툴(60,61)의 회전량도 작아지게 되므로 이를 통해 상기 파이프(1)에 대한 절곡각도를 조절할 수 있다.

일 지점에서의 절곡이 완료되면 제1 모션 컨트롤러(84)가 제1, 제2 스크류구동모터(17,18)를 구동하여 다음 절곡지점으로 절곡유닛(30)을 이동시키며, 이동된 두번째 절곡지점에서도 컨트롤러(81)에서는 해당 지점에서의 구동정보에 따라 절곡한다.

만약 이동한 절곡지점에서의 파이프(1)의 곡률반경이 이전의 절곡지점에서와 동일하다면 이동후 제1 모터를 구동하여 회전체(32)를 적정 각도로 회전시킨 다음 툴구동부(62)를 구동하여 바로 파이프(1)의 절곡을 실시하며, 파이프(1)의 곡률반경이 다를 때에는 밴딩다이(58,59)의 교체를 위해 앞선 과정에서와 같이 이동프레임(53)을 후퇴시킨 후 결합플레이트(55)를 회전시키는 일련의 과정을 반복 한 다음 파이프(1)를 절곡한다.

이렇게 본 발명에 따른 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신(100)은 이동부(10)에 의해 파이프(1)의 절곡지점으로 이동할 수 있고, 회전체(32)의 회전을 통해 파이프(1)의 절곡방향을 선택할 수 있으며, 이동프레임(53)의 이동과 결합플레이트(55)의 회전을 통해서 필요한 곡률반경으로 파이프(1)를 선택적으로 절곡할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

냉동장치에 사용되는 냉매라인을 비롯하여 직경이 다소 작은 소형 파이프의 절곡 작업이 매우 용이하기 때문에 산업상의 이용가능성이 크다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신의 일 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신의 이동부와 절곡유닛을 도시한 부분발췌 사시도,

도 3은 도2의 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신에서 회전체의 회전에 의해 밴딩수단이 회전된 상태를 도시한 사시도,

도 4 및 도 5는 이동프레임의 이동에 의해 결합플레이트가 파이프 상의 절곡지점에 이동된 것과 절곡지점으로부터 분리된 상태를 도시한 부분발췌도,

도 6은 제1 밴딩다이와, 제1 밴딩툴에 의해 파이프가 절곡된 상태를 도시한 측면도,

도 7은 제어기에 의해 구동되는 이동부와 절곡유닛의 구동관계를 도시한 블럭도이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 절곡대상 파이프를 삼차원 방향으로 절곡시키는 것으로, 파이프의 절곡 반경에 대응하는 반경의 밴딩다이와, 상기 밴딩다이의 곡률과 나란한 곡률방향을 따라 이동하면서 상기 파이프를 상기 밴딩다이의 외주면을 따라 절곡시키는 밴딩툴 및 상기 밴딩툴을 회전시켜 파이프가 절곡되도록 회전력을 가하는 툴구동부를 포함하는 밴딩수단과, 상기 파이프의 절곡방향을 선택할 수 있도록 상기 밴딩수단을 상기 파이프를 중심으로 360°회전시키는 회전수단을 포함하는 절곡유닛과;

   상기 절곡유닛을 상기 파이프의 절곡지점으로 이동시킬 수 있도록 상기 파이프의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동시키는 이동부를 포함하며,

   상기 회전수단은 상기 이동부의 상부에 상기 파이프의 길이방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전체와,

   상기 회전체의 일측에 마련되는 종동풀리와, 상기 종동풀리의 양 측에 각각 하나씩 설치되는 아이들풀리와, 상기 회전체의 회전력을 제공하기 위한 제1 모터와, 상기 제1 모터에 의해 구동되는 구동풀리 및 상기 구동풀리와 상기 아이들풀리 및 상기 종동풀리의 하방 일부를 연결하도록 무한궤도상으로 걸리어 상기 제1 모터의 구동력을 상기 종동풀리에 전달하는 제1 벨트를 포함하는 제1 동력전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 밴딩수단은 상기 회전수단의 일측에 회전수단과 함께 회전 가능하게 설치되는 지지프레임과,

   상기 지지프레임에 상기 파이프의 길이방향과 직교하는 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 이동프레임과,

   상기 이동프레임에 결합되어 있으며 상기 밴딩다이와 밴딩툴이 설치되는 결합플레이트와,

   상기 절곡대상 파이프의 장착 및 탈거가 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 밴딩다이와 상기 밴딩툴이 절곡 구동시에는 상기 파이프 상의 절곡지점으로 이동하고, 구동이 완료된 후에는 상기 파이프로부터 분리될 수 있도록 상기 결합플레이트가 설치된 이동프레임을 상기 지지프레임 상에서 이동시키는 제1 구동부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 결합플레이트는 상기 이동프레임에 제2 구동부에 의해 회전 가능하게 설치되며,

   상기 밴딩다이와 밴딩툴은 상기 파이프의 절곡부분에서의 곡률을 필요에 따라 선택할 수 있도록 각각 상기 결합플레이트의 회전중심축을 기준으로 일측과 타측에 결합되며 상호 반경이 다른 두 개의 제1, 제2 밴딩다이와, 상기 제1, 제2 밴딩다이에 각각 인접하도록 설치되어 파이프를 절곡하는 제1, 제2 밴딩툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 툴구동부는 상기 이동프레임의 일측에 설치되는 제1 풀리와,

   상기 제1 풀리에 의해 회전하는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 치합되며 상기 제1, 제2 밴딩툴을 회전시키는 제2, 제3 기어와, 상기 이동프레임에 설치되는 제2 모터와, 상기 제2 모터에 의해 회전하는 제2 풀리 및 상기 제1, 제2 풀리를 연결하여 제2 모터의 구동력을 상기 제1 풀리에 전달하는 제2 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 벨트와 상기 구동풀리, 종동풀리 및 아이들풀리는 슬립이 발생하지 않도록 접촉면 상에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 강관의 고속 3차원 밴딩 머신.

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