KR101431118B1 - 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치 - Google Patents

타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타원형 관재로의 성형시, 원형 단면의 관재 상, 하면을 프레스로 가압하여 가형상의 타원형으로 사전작업한 후, 사용자가 원하는 단면 형상을 가지는 동일한 다수의 성형롤에 연속통과시킴으로써, 사용자가 사전설정된 형상의 타원형 단면을 가지는 관재로 제조되도록 한 것으로, 이와 함께 성형되는 관재는 사용자가 사전설정한 길이씩 자동절단되어 배출되도록 하면서, 성형되는 관재의 일방향 이송속도를 제어하고, 관재를 공급하는 단계에서도 송급속도가 조절되도록 하여, 타원형으로의 성형시 관의 비틀림이 발생되지 않는 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치에 관한 것이다.

Description

타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING OF PIPE HAVING AN ELLIPTICAL SECTIONAL SHAPE}
본 발명은 원형의 관재를 사전 프레스 가압한 후, 원하는 단면형상을 가지는 다수의 성형롤을 연속통과시켜, 사용자가 원하는 타원형 단면 관재를 용이하고 손쉽게 제조할 수 있도록 한 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉각사이클의 응축기와 증발기 등에 사용되는 열교환기는 내부에 열매체가 흐르는 열교환파이프와, 이 열교환파이프에 결합된 다수개의 방열핀으로 구성된다.
상기 열교환파이프는, 그 단면형상이 정원인 금속파이프로 구성된 것으로, 그 주변을 흐르는 공기와 내부의 열매체가 상호 열교환을 할 수 있도록 구성된다. 상기 방열핀은 공기와 열교환파이프의 접촉면적을 넓혀, 열교환효율을 높이는 기능을 한다. 이때, 이 열교환기는 상기 열교환파이프를 대략 S자 형태로 절곡하여 그 중간부가 겹쳐지도록 하고, 상기 방열핀을 이 열교환파이프에 직각되도록 결합하여, 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있도록 구성하는 것이 일반적이다.
따라서, 상기 열교환기의 전방에 배치된 팬을 작동시키면, 공기가 열교환기를 통과하면서, 열교환파이프 내부의 열매체와 열교환하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 열교환파이프는 그 단면형상이 원형으로 이루어져, 공기의 흐름방향을 기준으로, 후방 120°정도에서 공기가 난류를 일으키면서 박리되므로, 공기의 저항이 증가될 뿐 아니라, 열교환파이프의 후측면에는 공기가 열교환파이프에 직접 접촉되지 않는다. 따라서, 이러한 원형단면의 열교환파이프를 이용한 열교환기는 유체저항에 의해 공기가 잘 통과할 수 없어서, 열교환기 내부에 정체될 뿐 아니라, 공기가 열교환파이프에 직접 접촉되는 면적이 작아서, 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에, 상기의 열교환파이프를 원형 단면이 아닌 타원형의 단면을 가지는 열교환파이프로 제조하는 방법이 대두되고 있는데, 이러한 상기 타원형 단면의 열교환파이프는 1차적으로 소정 생산업체에서 열교환파이프를 전달받은 후, 2차로 가공업에서 타원형으로 인발 후 열처리해서 필요길이로 절단해 사용하는 방법이 사용되었다. 하지만, 이와 같은 방법의 경우, 열교환파이프를 타원형으로 제조할 시, 인발 속도가 늦어질 때만 생산이 가능하며, 인발 후의 열교환파이프는 강성이 되므로, 필요길이로 절단하여 사용하기 위해서는 열처리 공정을 반드시 거쳐야 했기에 생산속도가 늦어짐에 따른 물량공급에 문제가 발생되었다.
또한, 생산성 저하를 해결하고자 인발 공정시, 인발속도를 빠르게 진행하면, 열교환파이프가 길이방향으로 뒤틀림이 발생되며, 길이방향 전체에 걸쳐 균일한 두께의 열교환파이프를 생산할 수 없었으며, 이에, 인발속도를 느리게 진행하면, 전술된 바와 같은 열교환파이프 및 열교환파이프를 사용하는 열교환기 자체의 생산성 저하라는 문제가 발생되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안(도)출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원형 단면을 가지는 관재를 타원형으로 성형함에 있어서, 제공되어지는 관재를 가형상의 타원형 형태로 사전 프레스 가압한 후, 이를 사용자가 원하는 타원형의 성형롤러를 연속통과시켜 원하는 단면의 타원형 관재로 성형하도록 한 것이며, 이와 더불어, 권취되어 있는 긴 길이의 관재를 자동송급하여 소정길이씩 연속 절단하면서, 사용자가 원하는 형태로 타원형상의 변형없이 손쉽게 타원형으로 가공할 수 있도록 하고, 성형 시 관의 뒤틀림이 발생하거나 생산성 저하의 문제가 발생하지 않으면서, 다수의 공정이 연속적으로 시행됨과 동시에 타원형 관 다수개를 동시에 성형할 수 있도록 한 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 성형대상 원형 관재가 가형상의 타원형 단면이 되도록, 원형 관재를 프레스 가압하는 단계(S1); 상기 프레스 가압된 관재를, 사용자가 원하는 타원형 단면 형상의 성형부(46)를 가진 동일한 성형롤러부(48) 다수개에 연속통과시켜, 사전설정된 형상의 타원형 단면의 관재로 제조하는 단계(S2); 를 포함하여 이루어지는 타원 성형부(40)를 통해, 원형 관재가 타원형으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 사전 프레스 가압 후, 원하는 단면형상의 성형롤 다수개에 연속통과시켜, 원형 단면의 관재를 사용자가 원하는 타원 단면 형상으로 손쉽고 용이하게 성형할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 관재를 동시에 타원형으로 성형할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 성형대상 원형관재 공급, 절단, 타원형 성형 등 다수의 공정이 순차적으로 자동화되도록 하여, 공정시간 단축 및 작업효율이 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 관재의 타원형 성형 중 발생되는 관의 비틀림 및 생산저하 등이 발생되지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 타원형 단면의 관재 제조방법 및 제조장치를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 관 언코일러부를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 직선롤러부를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 제 1, 2이동 클램프부의 동시 작동을 나타낸 일실시예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 타원형 단면 제조방법 중 S1단계를 나타낸 프레스 사전 가압부의 일실시예 정면 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 타원형 단면 제조방법 중 S2단계를 나타낸 성형롤러부를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 성형롤러부를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 컷팅장치를 나타낸 일실시예의 사시도.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이를 위한 본 발명의 일실시예를 살펴보면, 성형대상 원형 관재가 가형상의 타원형 단면이 되도록, 원형 관재를 프레스 가압하는 단계(S1); 상기 프레스 가압된 관재를, 사용자가 원하는 타원형 단면 형상의 성형부(46)를 가진 동일한 성형롤러부(48) 다수개에 연속통과시켜, 사전설정된 형상의 타원형 단면의 관재로 제조하는 단계(S2); 를 포함하여 이루어지는 타원 성형부(40)를 통해, 원형 관재가 타원형으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S1단계는 원형 관재의 외주연을 평판형 프레스(41a)를 통해 가압하거나, 또는 원형 관재와의 접촉면에 가형상의 타원형 홈(42)이 파여진 복수개의 타원형 프레스(41b)를 통해, 원형 관재의 외주연을 가압되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S1단계는 원형 관재를 사전설정시간만큼 소요하며 가압하거나, 또는 원형 관재를 단시간내에 가압하는 것을 특징으로 한다.
또한, 타원형 단면의 관재 제조방법으로 제조되되, 성형대상 원형관재(P1)가 권취되어 공급되는 관 언코일러부(10); 상기 관 언코일러부(10)에서 이송된 관재(P1)의 진원과 직선도가 유지되도록 하는 직선롤러부(20); 상기 직선롤러부(20)를 거친 관재(P1)를 타원 성형부(40)로 이송시키는 제 1이동 클램프부(30); 상기 타원 성형부(40)에서 배출된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 이송시키는 제 2이동 클램프부(50); 상기 제 2이동 클램프부(50)를 거친 타원형 관재(P2)를 컷팅하는 컷팅장치(60); 상기 컷팅장치(60)에 의해 컷팅된 타원형 관재(P2)를 배출하는 배출부(70); 가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관 언코일러부(10)는 상기 직선롤러부(20)의 이송신호에 의해, 권취되어 있는 원형 코일을 풀어 송급해주는 다수의 권취 하우징(11); 상기 권취 하우징(11)에 각각 설치되는 스톱 브레이크 장치(14); 상기 각 권취 하우징(11)의 회전속도를 감지하여, 사전설정속도 이상 회전되는 경우, 상기 스톱 브레이크 장치(14)를 통해 권취 하우징(11)의 회전속도를 제어하는 제어장치(15); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어장치(15)는 상기 스톱 브레이크 장치(14)에 작동신호를 보내 권취 하우징(11)의 속도가 줄어들거나 정지되도록 하되, 제 1이동 클램프부(30)에서 관재(P1)가 이송되다가 이송공정이 끝나면서 이송을 멈추게 되면, 직선롤러부(20)에 설치된 이동감지 및 속도측정장치(24)가 관재(P1)가 이송을 멈춘것을 감지한 후, 이 신호를 관 언코일러부(10)의 제어장치(15)에 전송하여, 상기 제어장치(15)를 통해 스톱 브레이크 장치(14)를 제어하여, 권취 하우징(11)의 회전이 멈추도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직선롤러부(20)는 다수열로 이루어지되, 외주연에 홈부(21)가 형성된 다수의 회전롤러(22)가, 상기 성형대상 원형관재(P1)의 상, 하측에 각각 위치될 수 있는 형태로 회전가능하게 다수 설치되어, 상기 성형대상 원형관재(P1)가 다수의 상, 하측 회전롤러(22) 사이를 통과하면서 원형의 형태와 직선도가 유지되도록 하되, 상기 회전롤러(22)의 외주연에 반원 형태의 홈부(21)가 형성되어 있도록 함으로써, 상기 관재(P1)의 외주연 상부는 관재(P1) 상측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 유지되고, 상기 관재(P1) 외주연 하부는 관재(P1) 하측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 각각 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2이동 클램프부(50)는 상기 타원형 관재(P2)가 관통되도록 고정설치되어, 상기 타원형 관재(P2)의 위치를 지지하는 제 2고정 클램프(51); 상기 제 2고정 클램프(51)의 전단에 설치되는 제 2이송레일(52); 상기 타원형 관재(P2)를 고정 후, 제 2이송레일(52)을 따라 성형된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 이송하되, 타원형 관재(P2)의 이송이 완료되면 타원형 관재(P2)를 고정하고 있던 상태가 풀어지면서 제 2이송레일(52)을 따라 원위치로 복귀되는 작동을 반복하며, 상기 제 1이동 클램프부(30)에 설치된 제 1이송 클램프(33)와 동시에 작동되는 제 2이송 클램프(53); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타원 성형부(40)는 상기 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)의 관재 이송속도가 제어됨으로써, 상기 타원 성형부(40)의 관재 성형속도가 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출부(70)는 절단된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 배출하는 배출 유니트(74); 상기 배출 유니트(74)의 일측에서 타원형 관재(P2)를 저장하되, 배출 유니트(74)에서 배출되는 관재(P2)가 하단으로 굴러 떨어지는 사선판(75)과, 상기 사선판(75)의 하단에 형성되어, 상기 사선판(75)을 따라 굴러 떨어지는 관재(P2)가 모이도록 한 보관부(76)로 이루어지는 관 콜렉터(77); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치를 상세히 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 타원형 단면의 관재 제조방법 및 이를 적용한 제조장치는 관 언코일러부(10), 직선롤러부(20), 제 1이동 클램프부(30), 타원 성형부(40), 제 2이동 클램프부(50), 컷팅장치(60), 배출부(70)를 포함한다.
상기 관 언코일러부(Uncoiler, 10)는 타원형으로 성형하기 위한 관재(원형 단면을 가지는 관재)(P1)가 권취되어 있는 곳으로, 권취 하우징(11), 스톱 브레이크 장치(14), 제어장치(15)로 이루어진다.
상기 권취 하우징(11)은 외주연에 성형대상 원형관재(동 재질의 원형 단면 관재, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 '관재'라 칭함, P1)이 권취되어 있는 것이며, 이러한 권취 하우징(11)은 지지대를 통해 지면에서 상부로 소정간격 이격되어 설치되며, 이러한 권취 하우징(11)은 다수개가 복수열을 이루며 설치되어 있도록 한다. (본 발명에서는 3개의 권취 하우징(11)이 복수열로 배열되는 3스텐드 2열로 구성된다.)
이로써, 사용자는 다수의 권취 하우징(11)에서 각각의 관재(P1)를 후술될 직선롤러부(20) 이후 공정으로 동시에 송급시켜, 다수의 관재(P1)가 동시에 성형공정을 거칠 수 있는 것이다. 더불어, 일실시예로, 발명에서는 상호간 대향배치되어 있는 복수개의 권취 하우징(11) 사이에서, 권취 하우징(11)을 회전시키기 위한 별도의 회전모터(12)를 설치하고, 상기 회전모터(12)의 축(13)의 양단이 상호간 마주보고 있는 복수개의 권취 하우징(11)에 각각 연결되어 복수개의 권취 하우징(11)이 회전되면서, 권취되어 있는 관재(P1)가 풀릴 수 있도록 하는 것이다. (물론, 상기 권취 하우징(11)에 축(13)이 끼워져 있더라도, 다수개의 권취 하우징(11) 중 사용하지 않는 권취 하우징(11)은 회전모터(12)의 축(13)에 고정되지 않는 형태가 되도록 하는 것이며, 사용하고자 하는 권취 하우징(11)만 회전모터(12)의 축(13)에 고정하여, 축(13)과 함께 권취 하우징(11)이 회전되도록 하면 될 것이다.)
상기 스톱 브레이크 장치(14)는 전술된 각 권취 하우징(11)의 일측에 설치되어, 후술될 제어장치(15)의 신호에 의해, 관재(P1)를 송급하기 위해 회전되는 권취 하우징(11)의 회전속도를 줄이거나 또는 권취 하우징(11)이 멈출 수 있도록 하는 것이다. 이를 위한 일실시예를 설명하면, 상기 스톱 브레이크 장치(14)는 상기 권취 하우징(11)의 일측에서 권취 하우징(11)의 일측면을 향해 전, 후진되는 실린더부가 사용될 수 있으며, 이러한 실린더부의 피스톤이 전진하게 되면 권취 하우징(11)의 일측면에 피스톤부가 밀착되면서, 회전되는 권취 하우징(11)을 멈추는 형태가 되는 것이다.
상기 제어장치(15)는 전술된 스톱 브레이크 장치(14) 또는 각 권취 하우징(11)에 인접하게 설치되어, 상기 권취 하우징(11)이 사전설정속도 이상으로 회전되며 관재(P1)를 송급하거나, 또는 후술될 제 1이동 클램프부(30)에서 관재(P1)를 일방향으로 이송하는 공정이 끝난 후, 더 이상 관재(P1)의 송급이 필요없게 된 경우, 상기 스톱 브레이크 장치(14)에 작동신호를 보내 권취 하우징(11)의 속도가 줄어들거나 정지되도록 하는 것이다.
즉, 상기 제 1이동 클램프부(30)에서 관재(P1)가 이송되다가 이송공정이 끝나면서 이송을 멈추게 되면, 후술될 직선롤러부(20)에 설치된 이동감지 및 속도측정장치(24)가 관재(P1)가 이송을 멈춘것을 감지한 후, 이 신호를 관 언코일러부(10)의 제어장치(15)에 전송하여, 상기 제어장치(15)를 통해 스톱 브레이크 장치(14)를 제어하여, 권취 하우징(11)의 회전이 멈추도록 하는 것이다.
상기 직선롤러부(20)는 전술된 관 언코일러부(10) 이후에 설치되는 것으로서, 상기 관 언코일러부(10)에서 풀린 다수의 동관이 이송되는 곳으로서, 성형대상이 되는 관재(P1)는 관 언코일러부(10)에 권취되어 있던 상태였기 때문에, 풀러 송급할 경우 직선이 되지 못하고 휘어지는 형태가 되거나 또는 단면 형상이 원형을 유지 못하고 변형되어 있을 경우가 발생한다.
이에, 이러한 상기 관 언코일러부(10)에 권취되어 있던 관재(P1)를 직선롤러부(20)에 우선적으로 통과시킴으로써, 타원형 단면으로 성형하기 전 관재(P1)의 진원과 직선도를 유지되도록 하는 것이다.
이를 위한 상기 직선롤러부(20)는 일방향으로 이송되는 관재(P1)의 상, 하측에 상호간 대향되는 다수개의 회전롤러(22)를 설치하도록 하는데, 이러한 각 회전롤러(22)의 외주연에는 반원 형태의 홈부(21)가 형성되어 있도록 함으로써, 상기 관재(P1)의 외주연 상부는 관재(P1) 상측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 유지되고, 상기 관재(P1) 외주연 하부는 관재(P1) 하측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 각각 유지되도록 하는 것이다.(이러한 상기 직선롤러부(20)의 회전롤러(22)는 사용자의 실시예에 따라, 관재(P1)의 상, 하측에 상호간 대향되어 설치되거나, 또는 상호간 지그재그 형태로 마주보지 않게 설치될 수 있음이다.)
이러한 상기 직선롤러부(20)는 별도의 설치대(23) 일면에서, 설치대(23)의 길이방향을 향해 상, 하로 이격되어 설치되어, 상, 하로 이격된 회전롤러(22) 사이로 관재(P1)가 끼워져 이송되는 것이며, 이때, 상기 다수의 회전롤러(22)는 설치대(23)에 회전가능하게 고정설치되어 있는 것으로, 상기 회전롤러(22)가 회전되는 것이 아니라, 상기 상, 하로 이격된 회전롤러(22) 사이를 관재(P1)가 접촉되며 끼워져 일방향으로 이송됨으로 인해, 상기 회전롤러(22)가 이송되는 관재(P1)에 접촉되어 회전되는 형태이다.
상기 직선롤러부(20)는 본 발명에서의 3개가 구비되어(3열로 구비), 상기 관 언코일러부(10)에서 제공되는 3개의 관재(P1)가 동시에 직선도 및 진원이 유지되며 일방향으로 이송될 수 있도록 한다. (상기 직선롤러부(20)에서 일방향으로 이송되는 관재(P1)는 후술될 제 1이동 클램프부(30) 및 제 2이동 클램프부(50)에 의해 이송되는 것이다.)
상기 제 1이동 클램프부(30)는 전술된 관 언코일러부(10)에 권취되어 있는 관재(P1)를 일방향으로 이송시키기 위한 것으로서, 제 1고정 클램프(31)와 제 1이송레일(32), 제 1이송 클램프(33)로 이루어진다.
이러한 상기 제 1이동 클램프부(30)는 직선롤러부(20) 후단에 연속설치되어, 상기 직선롤러부(20)에 직선도 및 진원이 유지되어 배출된 관재(P1)를 일방향으로 이송시키는 것으로서, 직선롤러부(20) 후단에 제 1고정 클램프(31)와 제 1이송 클램프(33)가 연속적으로 설치된다.
이때, 상기 제 1고정 클램프(31)는 거치대 상부에 위치가 고정되어 있는 것이며, 상기 제 1고정 클램프(31) 후단에 제 1이송레일(32)이 설치되어 있고, 상기 제 1이송레일(32)을 따라 상기 제 1이송 클램프(33)가 길이방향으로 좌, 우 이송되는 형태가 되는 것이다.
즉, 제 1고정 클램프(31)는 관재(P1)가 관통되어 이송될 수 있도록 함으로써, 상기 관재(P1)의 이송방향 및 위치를 지지하는 것이고, 제 1이송 클램프(33)는 상기 관재(P1)가 관통되되, 관재(P1)를 이송시, 상기 관재(P1)가 관통한 부분을 고정한 후, 제 1고정 클램프(31)가 있는 일측에서부터 제 1이송레일(32)의 끝까지 이동하고, 관재(P1)의 이송이 완료되면, 제 1이송 클램프(33)가 제 1이송레일(32)을 따라 원위치로 복귀되는 작동을 반복하면서, 관재(P1)를 일방향으로 이송시키는 것이다. 이에, 상기 관재(P1)는 제 1고정 클램프(31)에 위치가 가이드 된 상태로 제 1이송 클램프(33)에 의해 일방향으로 잡아 끌려 이송되는 것이며, 이러한 이송으로 제 1이동 클램프부(30) 전단의 직선롤러부(20)에서 관재(P1)가 이송되게 되므로, 상기 제 1이동 클램프부(30)에 도달하는 관재(P1)는 직선도와 진원(완전한 원형)이 유지된 상태로 공급되는 것이다.
상기 타원 성형부(40)는 제 1이동 클램프부(30)를 통해 일방향으로 이송된 관재(P1)를 타원형 단면의 관재(P2)로 성형가공하는 장치로써, 본 발명에서는 이러한 성형롤러부(48)를 통해 타원형 단면의 관재로 성형하기 전, 프레스 사전 가압부(41)를 우선적으로 거친 후 성형롤러부(48)를 관재가 통과하도록 하는 것이다.
즉, 이러한 성형롤러부(48)는 프레스 사전 가압부(41)를 통해, 성형대상 원형 관재가 가형상의 타원형 단면이 되도록 원형의 관재를 프레스 가압하는 S1단계와, S1단계에서 프레스 가압된 관재를 성형롤러부(48)를 이루는, 사용자가 원하는 타원형 형상을 가지는 동일한 성형롤 다수개에 연속통과시켜, 사전설정된 형상의 타원형 단면의 관재로 제조하는 것이다.
이를 위한 상기 프레스 사전 가압부(41)의 경우, 관재의 외주연(상, 하 또는 전, 후) 양측을 가압하는 것으로, 상기 관재와 접촉되는 면이 평평한 평판형 프레스(41a) 복수개가 관재의 외주연을 가압하여, 가형상(사용자가 사전설정한 타원형 단면에는 못미치는 형상)의 타원형으로 사전 작업하여, 후술될 성형롤러부(48)의 작업이 용이토록 하는 것이다. 이때 사용자의 다양한 실시예에 따라, 상기 평판형 프레스(41a)는 관재와의 접촉면에, 가형상의 타원형으로 파여진 타원형 홈(42)을 형성하는 복수개의 타원형 프레스(41b)를 이용하여, 가형상의 타원형 형상을 사전지정할 수도 있음이다.
상기 성형롤러부(48)는 상호간 대응되며 한쌍을 이루는 제 1롤러부(43)와 제 2롤러부(44) 사이로 이송시켜, 원형 단면의 관재(P1)를 타원형의 관재(P2)로 가공하는 것이다.
이를 위한, 상기 제 1롤러부(43)와 제 2롤러부(44) 각각은 외주연 둘레에 걸쳐 내측으로 파여지는 '(' 또는 ')' 형상의 내입부(45)를 형성하도록 하는데, 상기 타원 성형부(40)를 이루는 제 1, 2롤러부(43, 44)를 상호간 대응설치함으로써, 제 1, 2롤러부(43, 44)의 내입부(45)가 마주보며 관재(P2)가 통과할 수 있는 성형부(46)를 형성하는 것이다.
즉, 제 1롤러부(43)의 일측에 제 2롤러부(44)를 대응시켜 설치하게 되면, 상기 제 1, 2롤러부(43, 44)의 마주보는 내입부(45)는 '('을 가지는 제 1롤러부(43)의 내입부(45)와 ')'형상을 가지는 제 2롤러부(44)의 내입부(45)에 의해 원형의 '()' 형태와 같은 성형부(46)를 형성하게 되는 것이다.
이때, 본 발명에서는 전술된 바와 같이 제 1, 2롤러부(43, 44)가 한쌍을 이루는 성형롤부(47)를 다수개 형성하고, 각각의 성형롤부(47)의 성형부(46)는 모두 사용자가 사전설정한 타원형 단면 형상에 해당되는 동일한 형상 또는 직경(세로직경(D1) 및 가로직경(D2))을 가지도록 하여, 관재(P1)가 전술된 프레스 사전 가압부(41)를 거쳐 가형상의 타원형 형상으로 프레스 되었던 관재가, 다수의 성형롤부(47)의 각 성형부(46)를 순차적으로 통과되면서, 사용자가 원하는 원형의 단면 및 직경(세로직경 및 가로직경으로 확실하게 성형 또는 제조될 수 있도록 한 것이다.
예를 들어, 5개의 성형롤부(47)를 사용하게 된다면, 5개의 성형롤부(47) 모두 사용자가 원하는 타원형의 직경을 가지는 동일한 크기 및 형상의 성형부(46)를 가지는 것이다.
다시 말해, 관재(P1)를 다수개의 성형롤부(47) 중 첫번째 성형롤부(A)의 성형부(46)에 끼워 통과시킨 후 다수개의 성형롤부(47, B, C, D, E)를 모두 통과하도록 일방향으로 이송시키면, 이송되는 관재(P1)에 의해 각각의 성형롤부(47)는 관재(P1)의 외주연과 접촉되면서 회전되고, 회전되면서 관재(P1)의 형상이 모두 동일한 다수 성형롤부(47)의 성형부(46)의 형상에 의해, 사용자가 원하는 형태의 타원형 관재(P2) 형태가 되도록 하는 것이다.
상기 제 2이동 클램프부(50)는 전술된 타원 성형부(40)를 거쳐, 원형의 단면에서 사용자가 원하는 타원형의 단면을 가진 관으로 성형된 타원형 관재(타원형 동관, P2)을 일방향으로 이송하기 위한 것으로, 전술된 제 1이동 클램프부(30)와 동시에 작동된다.
즉, 상기 제 1이동 클램프부(30)는 긴 길이를 가지는 관재(P1)에서, 타원 성형부(40)를 거치기 전단계의 원형 형태 부분을 잡아 이동시키는 것이고, 상기 제 2이동 클램프부(50)는 제 1이동 클램프부(30)와 동시에 작동되되, 타원 성형부(40)를 거쳐 타원형 형태로 성형된 관재 부분을 잡아 일방향으로 이동시키는 것이다.
다시 말해, 후술될 컷팅장치(60)를 거치기 전 제 1이동 클램프부(30)와 제 2이동 클램프에서 잡아 이동하는 것은 하나의 동일한 긴 관재로써, 상기 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)를 통해 긴 길이를 가지는 관재를 본 발명의 타원형 관재 성형장치 내에서 일방향으로 이송시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위한 상기 제 2이동 클램프부(50)는 제 1이동 클램프부(30)의 작동과 마찬가지로, 상기 관재(P2)가 관통되어 지나가도록 하여, 타원형으로 성형을 마친 타원형 관재(P2)의 이송위치와 방향을 가이드하는 역할의 제 2고정 클램프(51)와, 상기 제 2고정 클램프(51) 전단에서 타원 성형부(40)를 향해 설치되는 제 2이송레일(52)과, 상기 제 2이송레일(52)에 결합되어, 제 2이송레일(52)의 일단(타원 성형부(40)가 설치되어 있는 측)에서 제 2고정 클램프(51)가 있는 곳까지, 상기 타원형 관재(P2)를 잡아 이동시키되, 관재(P2)의 이송이 완료되면 제 2이송레일(53)을 따라 원위치로 복귀되는 작동을 반복하는, 좌, 우 이동가능한 제 2이송 클램프(53)로 이루어진다.
즉, 관재(P2)를 이송하기 전, 상기 제 2이송 클램프(53)는 제 2이송레일(52)의 일단에 위치되어, 제 2이송레일(52)을 사이에 두고 제 2고정 클램프(51)의 반대편에 배치되어 있도록 한 후, 관재(타원형 관재, P2)를 일방향으로(컷팅장치(60) 및 배출부(70)를 향하는 방향) 이송시키고자 하는 경우, 상기 제 2이송 클램프(53)는 제 2이송 클램프(53)를 관통하고 있는 관재(P2)를 잡아 고정한 후, 제 2이송레일(52)을 따라 제 2고정 클램프(51)를 향해 이송하게 되는 것이고, 이러한 작동에 의해 관재(P2)는 일방향으로 이송하게 되는 것이다.
이러한 상기 제 2이송 클램프(53)가 일방향으로 이송될 시, 전술된 제 1이동 클램프부(30)의 제 1이송 클램프(33) 또한 관재를 타원 성형부(40) 전단에서 잡아 고정한 후, 제 1이송레일(32)을 따라 제 1고정 클램프(31) 측으로 동시에 이동함으로써, 상기 관재 전체가 일방향으로 이동되는 것이다.
이때, 상기 관재가 이동되는 이송속도를 빠르게 하면, 관재가 길이방향에 걸쳐 뒤틀림 현상이 발생되고, 이송속도를 느리게 하면, 생산성에 저하가 발생하게 되므로, 본 발명에서는 관재의 이송속도가 14.04m/min ~ 17.16m/min 되도록 이송시킨다. 더욱 바람직하게는 이송속도를 15.6m/min(0.26m/sec)하는 것이며, 이러한 이송속도에서 ±10% 정도의 오차범위를 두는 것이다. 이러한, 상기 관재의 이송은 관재가 다수의 성형롤부(47)를 통과하는 용도라면, 사용자에 따른 다양한 이송수단(컨베이어 등)에 의해 이루어질 수 있음이다. (다시 말해, 상기 관재가 타원 성형부(40)를 어느정도의 속도로 이동하면서 성형되는가는 전술된, 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)의 이동속도로 조절되는 것이다.) 이러한 이송속도는 타원형 관재의 성형에 있어서, 효율적인 이송속도를 제시한 것이며 임계속도를 규정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제 1이동 클램프부(30)의 제 1이송 클램프(33)의 이송속도 및 전술된 제 2이동 클램프부(50)의 제 2이송 클램프(53)의 이송속도는 결국, 관재(성형대상 원형관재, P1(또는 타원형 관재(P2)))의 이송속도가 되는 것이기에, 상기 제 1이송 클램프(33) 또는 제 2이송 클램프(53)의 이송속도가 제어장치(15)에 신호로 전달되거나, 또는 직선롤러부(20)에 설치된 이동감지 및 속도측정장치(24)에서 측정된 관재(P1, P2)의 이송속도가 제어장치(15)에 신호로 전달되거나, 또는 사용자의 실시예에 따라, 타원 성형부(40)에 설치된 또 다른 이동감지 및 속도측정장치(미도시)에서 관재(P1, P2)의 이송속도를 측정하도록 하여, 이를 제어장치(15)로 신호를 전달하여, 상기 제어장치(15)에서 스톱 브레이크 장치(14)를 작동시키거나 또는 제 1, 2이송 클램프(33, 53)의 이송속도를 제어함으로써, 타원 성형부(40)에서의 관재 성형속도가 사전설정된 속도(14.04m/min ~ 17.16m/min)로 제어될 수 있도록 한다.
상기 컷팅장치(Cut-off Unit, 60)는 전술된 제 2이동 클램프부(50)를 통해 이송된 관재(타원형 동관, P2)를 사용자가 원하는 사전설정길이 간격으로 컷팅하고자 하는 것이다.
이러한, 상기 컷팅장치(60)는 상기 제 2이동 클램프부(50)로부터 이송된 관재(P2)의 상부에서 직교되는 방향을 향해 레일(63)을 따라 전, 후 이동되는 모터구동부(61)와, 상기 모터구동부(61)와 일측에 전, 후 이동가능하게 설치되어, 전진하면서 관재(P2)를 절단하는 톱날형태의 컷팅부(62)로 이루어진다.
물론, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 상기 컷팅장치(60)는 관재(P2)를 컷팅하기 위한 용도라면, 다양한 형태로 변경 및 대체 가능할 것이다.
또한, 이러한 상기 컷팅장치(60)를 통해 컷팅되어지는 관재(P2)의 길이는 항상 일정한데, 본 발명에서는 보통 4,200mm 정도의 길이로 절단되도록 하였으며, 이러한 상기 관재의 길이를 조절할 수 있는 부분은 전술된 제 1이동 클램프부(30)와 동시에 작동되는 제 2이동 클램프부(50)로써, 상기 제 2이동 클램프부(50)의 제 2이송 클램프(53)가 얼마만큼 일방향으로 움직여 관재(P2)를 컷팅장치(60)측으로 이송시켰냐에 따라, 컷팅되는 관재의 길이가 달라지는 것이다.
이로써, 사용자는 컷팅되어 배출되는 관재(타원형 관재, P2)의 길이를 조절하고자 하는 경우, 전술된 제 2이동 클램프부(50)(및 제 1이동 클램프부(30))의 이동거리를 제어하면 되는 것이다.
상기 배출부(70)는 전술된 컷팅장치(60)를 통해 사전설정길이로 컷팅된 타원형 관재(P2)를 배출하여 저장하는 곳으로서, 상기 컷팅장치(60) 일측에 형성되어 컷팅된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 이송시키는 배출 유니트(74)와, 상기 배출 유니트(74)에서 이송된 타원형 관재(P2)를 보관하는 관 콜렉터(77)로 이루어진다.
상기 배출 유니트(74)는 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)와 마찬가지로, 복수개의 클램프로 이루어지는 것으로, 상기 컷팅장치(60)의 일측에서 컷팅장치(60)를 통해 배출된 타원형 관재(P2)가 관통되는 배출 고정 클램프(71)와, 상기 배출 고정 클램프(71)의 일측에 설치되는 배출 가이드레일(72), 상기 배출 가이드레일(72)을 따라 좌, 우 이동가능하게 설치되는 배출 이송 클램프(72)로 이루어진다.
다시 말해, 전술된 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)와 마찬가지로, 상기 배출 유니트(74)도 배출 고정 클램프(71)가 타원형 관재(P2)의 위치를 잡아주고 있는 상태에서, 상기 배출 이송 클램프(72)가 배출 가이드레일(72)을 따라, 타원형 관재(P2)를 관 콜렉터(77) 측으로 잡아당기는 작업을 하는 것이다. 물론, 이러한 상기 배출 유니트(74)의 작업 또한 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)와 동시에 작동되어져야 할 것이다.
더불어, 이러한 상기 배출 유니트(74) 작업공정에서는, 별도의 벨링툴을 이용하여 관재(P2)의 절단부위를 확관함으로써, 코일과의 조립이 용이해지도록 할 수도 있음이다.
상기 관 콜렉터(77)는 전술된 배출 유니트(74)에서 배출되는 관재(P2)가 하단으로 굴러 떨어지는 사선판(75)과, 상기 사선판(75)의 하단에 형성되어, 상기 사선판(75)을 따라 굴러 떨어지는 관재(P2)가 모이도록 한 보관부(76)로 이루어진다.
더불어, 상기 관 언코일러부(10), 직선롤러부(20), 제 1이동 클램프부(30), 타원 성형부(40), 제 2이동 클램프부(50), 컷팅장치(60), 배출부(70)는 각각 별도의 지지대에 설치되어 지지되어야 함은 당연할 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 관 언코일러부 11: 권취 하우징
12: 회전모터 13: 축
14: 스톱 브레이크 장치 15: 제어장치
20: 직선 롤러부 21: 성형부
22: 회전롤러 23: 설치대
24: 이동감지 및 속도측정장치 30: 제 1이동 클램프부
31: 제 1고정 클램프 32: 제 1이송레일
33: 제 1이송 클램프 40: 타원 성형부
41: 프레스 사전 가압부 41a: 평판형 프레스
41b: 타원형 프레스 42: 타원형 홈
43: 제 1롤러부 44: 제 2롤러부
45: 내입부 46: 성형부
47: 성형롤부 48: 성형롤러부
50: 제 2이동 클램프부 51: 제 2고정 클램프
52: 제 2이송레일 53: 제 2이송 클램프
60: 컷팅장치 61: 모터구동부
62: 커팅부 63: 레일
70: 배출부 71: 배출 고정 클램프
72: 배출 가이드레일 73: 배출 이송 클램프
74: 배출 유니트 75: 사선판
76: 보관부 77: 관 콜렉터
P1: 성형대상 원형관재 P2: 타원형 관재

Claims (10)

  1. 성형대상 원형 관재가 가형상의 타원형 단면이 되도록, 원형 관재를 프레스 가압하는 단계(S1);
    상기 프레스 가압된 관재를, 사용자가 원하는 타원형 단면 형상의 성형부(46)를 가진 동일한 성형롤러부(48) 다수개에 연속통과시켜, 사전설정된 형상의 타원형 단면의 관재로 제조하는 단계(S2);
    를 포함하여 이루어지는 타원 성형부(40)를 통해, 원형 관재가 타원형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 S1단계는
    원형 관재의 외주연을 평판형 프레스(41a)를 통해 가압하거나, 또는 원형 관재와의 접촉면에 가형상의 타원형 홈(42)이 파여진 복수개의 타원형 프레스(41b)를 통해, 원형 관재의 외주연이 가압되는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 S1단계는
    원형 관재를 사전설정시간만큼 소요하며 가압하거나, 또는 원형 관재를 단시간내에 가압하는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조방법.
  4. 청구항 제 1항의 타원형 단면의 관재 제조방법으로 제조되되,
    성형대상 원형관재(P1)가 권취되어 공급되는 관 언코일러부(10);
    상기 관 언코일러부(10)에서 이송된 관재(P1)의 진원과 직선도가 유지되도록 하는 직선롤러부(20);
    상기 직선롤러부(20)를 거친 관재(P1)를 타원 성형부(40)로 이송시키는 제 1이동 클램프부(30);
    상기 타원 성형부(40)에서 배출된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 이송시키는 제 2이동 클램프부(50);
    상기 제 2이동 클램프부(50)를 거친 타원형 관재(P2)를 컷팅하는 컷팅장치(60);
    상기 컷팅장치(60)에 의해 컷팅된 타원형 관재(P2)를 배출하는 배출부(70);
    가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 관 언코일러부(10)는
    상기 직선롤러부(20)의 이송신호에 의해, 권취되어 있는 원형 코일을 풀어 송급해주는 다수의 권취 하우징(11);
    상기 권취 하우징(11)에 각각 설치되는 스톱 브레이크 장치(14);
    상기 각 권취 하우징(11)의 회전속도를 감지하여, 사전설정속도 이상 회전되는 경우, 상기 스톱 브레이크 장치(14)를 통해 권취 하우징(11)의 회전속도를 제어하는 제어장치(15);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어장치(15)는
    상기 스톱 브레이크 장치(14)에 작동신호를 보내 권취 하우징(11)의 속도가 줄어들거나 정지되도록 하되, 제 1이동 클램프부(30)에서 관재(P1)가 이송되다가 이송공정이 끝나면서 이송을 멈추게 되면, 직선롤러부(20)에 설치된 이동감지 및 속도측정장치(24)가 관재(P1)가 이송을 멈춘것을 감지한 후, 이 신호를 관 언코일러부(10)의 제어장치(15)에 전송하여, 상기 제어장치(15)를 통해 스톱 브레이크 장치(14)를 제어하여, 권취 하우징(11)의 회전이 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 직선롤러부(20)는
    다수열로 이루어지되, 외주연에 홈부(21)가 형성된 다수의 회전롤러(22)가, 상기 성형대상 원형관재(P1)의 상, 하측에 각각 위치될 수 있는 형태로 회전가능하게 다수 설치되어, 상기 성형대상 원형관재(P1)가 다수의 상, 하측 회전롤러(22) 사이를 통과하면서 원형의 형태와 직선도가 유지되도록 하되,
    상기 회전롤러(22)의 외주연에 반원 형태의 홈부(21)가 형성되어 있도록 함으로써, 상기 관재(P1)의 외주연 상부는 관재(P1) 상측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 유지되고, 상기 관재(P1) 외주연 하부는 관재(P1) 하측에 위치한 회전롤러(22)의 홈부(21)에 의해서 반원의 형태로 각각 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2이동 클램프부(50)는
    상기 타원형 관재(P2)가 관통되도록 고정설치되어, 상기 타원형 관재(P2)의 위치를 지지하는 제 2고정 클램프(51);
    상기 제 2고정 클램프(51)의 전단에 설치되는 제 2이송레일(52);
    상기 타원형 관재(P2)를 고정 후, 제 2이송레일(52)을 따라 성형된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 이송하되, 타원형 관재(P2)의 이송이 완료되면 타원형 관재(P2)를 고정하고 있던 상태가 풀어지면서 제 2이송레일(52)을 따라 원위치로 복귀되는 작동을 반복하며, 상기 제 1이동 클램프부(30)에 설치된 제 1이송 클램프(33)와 동시에 작동되는 제 2이송 클램프(53);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 타원 성형부(40)는
    상기 제 1, 2이동 클램프부(30, 50)의 관재 이송속도가 제어됨으로써, 상기 타원 성형부(40)의 관재 성형속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 배출부(70)는
    절단된 타원형 관재(P2)를 일방향으로 배출하는 배출 유니트(74);
    상기 배출 유니트(74)의 일측에서 타원형 관재(P2)를 저장하되, 배출 유니트(74)에서 배출되는 관재(P2)가 하단으로 굴러 떨어지는 사선판(75)과, 상기 사선판(75)의 하단에 형성되어, 상기 사선판(75)을 따라 굴러 떨어지는 관재(P2)가 모이도록 한 보관부(76)로 이루어지는 관 콜렉터(77);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형 단면의 관재 제조장치.
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