KR101838007B1 - 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 모터의 축에 연결되어 회전하는 홈가공 하단 롤러; 유압펌프; 실린더에 연결되어 승하강 동작이 가능한 가동본체; 상기 가동본체에 회전 가능하게 연결되는 홈가공 상단 롤러;로 구성되는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기에 관한 것이다.
상기 롤 모터와 전기적으로 연결된 발판스위치를 밟으면 작업이 시작되고 유압펌프가 작동하여 압력설정치까지 도달하면 펌프는 OFF 상태에서 홈가공이 되며 설정한 시간이 지나거나 발판스위치를 놓으면 자동으로 홈가공 상단 롤러가 상승하여 작업이 종료된다.

Description

펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법{Groove manufacturing machine for maintaining pressure of oil pump and the operating method using it}

본 발명은 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 모터의 축에 연결되어 회전하는 홈가공 하단 롤러; 유압펌프; 실린더에 연결되어 승하강 동작이 가능한 가동본체; 상기 가동본체에 회전 가능하게 연결되는 홈가공 상단 롤러;로 구성되어 롤 모터가 오프되어도 펌프의 압력이 유지되어 홈가공이 완료될 때까지 일정 압력을 유지할 수 있는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법에 관한 것이다.

일반적으로 파이프 연결방법에 있어서 클램프의 걸림단이 삽입되는 홈은 그 깊이와 폭이 정확하게 성형되어야 만이 두 개의 파이프를 긴밀하고 견고하게 결합시킬 수 있다.

첨부된 도면 도 1 은 본 출원인의 선 출원고안(실용신안등록 제 215748호)에 의한 파이프의 홈 가공기를 도시한 것이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 선 출원고안에 의한 홈 가공기는 모터(13)의 축에 연결되어 회전하는 지그(12)와, 실린더로드(21)에 연결되어 승하강 동작되는 가동본체(10)와, 가동본체(10)에 회전 가능하게 연결되는 성형롤러(11)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 선 출원 고안은 지그(12)에 홈을 가공할 파이프(5)를 삽입시키고, 유압장치(14)의 핸들(15)을 동작시켜 실린더로드(21)를 하강시키게 되면 가동본체(10)에 결합된 성형롤러(11)가 파이프(5)의 외주연에 밀착된다.

이와 같은 상태에서 모터(13)를 구동시켜 지그(12)를 회전시키게 되면 지그(12)와 성형롤러(11)의 사이에 물리어진 파이프(5)가 회전하게 되고, 계속되는 성형롤러(11)의 하강에 의해 성형롤러(11)에 형성된 돌출부가 파이프(5)의 외주연을 가압하여 홈을 형성시키게 되는 것이다.

그러나 차후 파이프(5)의 외주연을 가압하여 홈을 형성하는 방법을 개선하여 정밀하게 이동거리를 제어할 수 있는 장치를 개발하였지만 여전히 펌프의 수명과 작업 효율에 문제가 발생하였다.

한국등록실용 제0236533호 한국등록실용 제0215748호 한국등록특허 제1075190호 한국등록특허 제1302227호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 롤 모터가 오프되어도 펌프의 압력이 유지되어 홈가공이 완료될 때까지 일정 압력을 유지할 수 있는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 펌프의 구조에 대한 연구를 통하여 롤 모터의 기계 에너지를 반만 받고서도 펌프가 일정한 압력을 유지하기가 용이한 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 및 이의 작동 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 롤 모터의 축에 연결되어 회전하는 홈가공 하단 롤러; 유압펌프; 실린더에 연결되어 승하강 동작이 가능한 가동본체; 상기 가동본체에 회전 가능하게 연결되는 홈가공 상단 롤러;로 구성되고, 상기 롤 모터와 전기적으로 연결된 발판스위치를 밟으면 작업이 시작되고 유압펌프가 작동하여 압력설정치까지 도달하면 펌프는 OFF 상태에서 홈가공이 되며 설정한 시간이 지나거나 발판스위치를 놓으면 자동으로 홈가공 상단 롤러가 상승하여 작업이 종료된다.

상기 롤 모터와 유압펌프를 제어하는 전기 콘트롤 박스는 상기 펌프가 롤 모터의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료하도록 제어하는 압력자가유지회로;를 더 포함한다.

본 발명은 롤 지연 타이머의 지연 타임에 따라 홈가공 상단 롤러와, 홈가공 하단 롤러가 준비된 후 상기 롤 모터가 일정 시간 지연 대기하여 작업 준비를 기다리는 단계; 상기 롤 모터의 작동에 따라 펌프가 즉시 작동하고, 상승릴레이회로에 의해 홈가공 상단 롤러가 상승하는 단계; 작업타이머의 작업 시간 동안 작업이 진행되는 데, 펌프가 오프된 후 압력자가유지회로가 작동되다가 작업타이머의 작업 시간이 완료되면 작동완료되는 단계; 발판의 신호에 따라 상승 솔레노이드는 상기 상승릴레이회로와 동시에 작동하여 상승복귀 타이머의 상승복귀 시간 동안 복귀하고 롤 모터는 오프되는 단계;를 포함한다.

상기 압력자가유지회로는 상기 펌프가 롤 모터의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료하도록 제어한다.

상기 펌프는 일반 작업 모드에서 압력자가유지회로가 작업타이머의 작업 시간이 완료되면 롤 모터의 에너지를 전달받지 않는 플로팅 상태로 작동한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 펌프를 50% 만 돌리더라도 내부에 축적된 압력을 이용하여 펌프가 계속 돌지 않는 상태로 작업할 수 있어 펌프의 수명 연장이 가능하다.

또한 본 발명은 롤 모터의 기계 에너지를 반만 받고서도 펌프가 일정한 압력을 유지하기가 용이하고, 연속적인 펌프의 유량을 사용하지 않게 되므로 작업의 효율과 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 홈 가공기의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 측면 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 홈가공기 유압회로도를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어 회로도를 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 홈 깊이조절부(101), 가동본체(102), 홈가공 상단 롤러(103), 홈가공 하단 롤러(104), 압력계(105), 발판 스위치(106), 전기 콘트롤 박스(107) 등으로 구성된다.

자세하게 롤 모터(S2)의 축에 연결되어 회전하는 홈가공 하단 롤러(104)와, 실린더에 연결되어 승하강 동작이 가능한 가동본체(102)와, 가동본체(102)에 회전 가능하게 연결되는 홈가공 상단 롤러(103)로 구성된다.

상기 롤 모터(S2)와 전기적으로 연결된 발판스위치를 밟으면 작업이 시작되고 유압펌프가 작동하여 압력설정치까지 도달하면 유압 펌프는 OFF 상태에서 홈가공이 되며 설정한 시간이 지나거나 발판스위치를 놓으면 자동으로 홈가공 상단 롤러(103)가 상승하여 작업이 종료된다. 이 때 파이프 사이즈에 맞게 가공 시간과 유압을 조절한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 압력 설정 스위치(21)로 압력을 설정한 후, 롤 모터(S2)를 온시키면 실린더(22; Cylinder)가 하강(Down)한다.

그리고, Pressure s/w(21) 접점 후 롤 모터(S2)가 오프된다.

그러나 롤 모터(S2)가 오프되어도 유압 펌프(S4)의 압력이 유지되는 데, 예를 들어 상기 실린더(22) 내부에 유압이 압축되어 홈가공이 완료될 때까지 일정 압력을 유지하게 된다.

솔레노이드 벨브(23)를 온시키면 실린더(22)가 상승하여 작업이 완료 절차를 밟는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유압 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 작동 방법에 대하여 자세히 설명한다.

본 발명 따른 전원(S1)을 연결한다.

롤 지연 타이머(S3)의 지연 타임(T2)에 따라 홈가공 상단 롤러(103)와, 홈가공 하단 롤러(104)가 준비된 후 상기 롤 모터(S2)가 일정 시간 지연 대기하여 작업 준비를 기다린다.

상기 롤 모터(S2)의 작동에 따라 유압 펌프(S4)가 즉시 작동한다.

상승릴레이회로(S6)에 의해 홈가공 상단 롤러(103)가 상승한다.

그리고 작업타이머(S7)의 작업 시간(T1) 동안 작업이 진행되는 데, 유압 펌프(S4)가 오프된 후 압력자가유지회로(S5)가 작동되다가 작업타이머(S7)의 작업 시간(T1)이 완료되면 작동완료된다.

여기에서 압력자가유지회로(S5)는 상기 유압 펌프(S4)가 롤 모터(S2)의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료하도록 제어하는 회로이다.

마지막으로 발판 스위치(106)의 신호에 따라 상승 솔레노이드(S8)는 상기 상승릴레이회로(S6)와 동시에 작동하여 상승복귀 타이머(S9)의 상승복귀 시간(T3) 동안 복귀하고 롤 모터(S2)는 오프된다.

이하 본 발명에 따른 홈가공기 조작 방법에 대하여 자세히 설명한다.

먼저, 홈가공기를 수평지게 고정 설치한다.

롤 모터(S2)의 전원은 220V 단상이므로 전원을 확인 후 전원을 연결한다.

전기 콘트롤 박스(107)의 외부의 전원을 ON에 위치시킨다.

가동본체(102) 상부의 홈 깊이조절부(101)에서 이중 고정너트와 홈 깊이 조절너트를 충분히 풀어 놓는다.

가공하고자 하는 파이프 사이즈에 맞는 홈가공 상단 롤러(103)와 홈가공 하단 롤러(104)를 부착한다.

즉 본 발명의 일실시예로 홈가공 하단 롤러(104)를 앞에서 뒤로 밀어 넣고 후면의 육각 볼트를 완전히 잠근다.

이때 홈가공 하단 롤러(104) 끝단의 사각부분이 정확하게 연결되었는지 확인해야 한다.

홈가공 상단 롤러(103)의 와샤를 풀고 앞에서 뒤로 밀어 넣고 전면의 와샤를 잠근다.

상기 홈가공 상단 롤러(103)와 홈가공 하단 롤러(104) 해체 시에는 상술한 부착 순서의 역순이다.

준비된 파이프를 홈가공 하단 롤러(104)에 올려놓고 장관인 경우 파이프지지대를 가공기 반대편 1/3지점에 가공기와 일직선상에 놓으며 파이프가 수평이 되도록 한다. 단관 1M 이하인 경우 파이프 지지대는 불필요하다.

발판스위치(106)를 눌러 홈가공 상단 롤러(103)가 홈가공 하단 롤러(104)에 닿을 때 조절부의 깊이 조절을 맞춘다.

홈 깊이는 파이프의 사이즈에 따라 상이하므로 본 발명에 적용되는 카탈로그 치수표를 참고하여 시계방향(얇게) 또는 반시계방향(깊게)으로 돌려 가공하고자 하는 파이프 외경에 따라 규정하고 있는 홈깊이로 맞추고 이중 고정너트를 잠궈 홈 깊이 조절너트가 움직이지 않도록 고정 시킨다. 이 때 눈금 게이지의 한눈금의 깊이는 0.2mm 이다.

유압펌프의 유압 파워 조작은 콤프레셔의 조절스위치를 돌려서 조정하며, 작업 시간은 전기 콘트롤박스 타이머를 이용하여 조절한다.

계속하여 발판스위치(106)를 밟으면 작업이 시작되고 유압펌프가 작동하여 압력설정치까지 도달하면 유압 펌프는 OFF 상태에서 홈가공이 되며 설정한 시간이 지나거나 발판스위치(106)를 놓으면 자동으로 홈가공 상단 롤러(103)가 상승하여 작업이 종료된다. 이 때 파이프 사이즈에 맞게 가공 시간과 유압을 조절한다.

마지막으로 작업이 끝나면 전원 스위치를 OFF 시킨다.

구체적으로 살펴보면, 상기 유압 펌프가 설정된 압력까지 도달하면 압력 센서가 감지하여 유압 펌프가 OFF 상태가 된다. 즉 상기 유압 펌프의 OFF 상태에서 홈가공이 시작된다.

따라서 본 발명은 유압 펌프를 50% 만 돌리더라도 내부에 축적된 압력을 이용하여 유압 펌프가 계속 돌지 않는 상태로 작업할 수 있어 유압 펌프의 수명 연장이 가능하다.

특히, 상기 유압 펌프(S4)는 일반 작업 모드에서 압력자가유지회로(S5)가 작업타이머(S7)의 작업 시간(T1)이 완료되면 롤 모터(S2)의 에너지를 전달받지 않는 플로팅 상태로 작동하게 된다.

상기 플로팅 상태는 상기 유압 펌프(S4)가 롤 모터(S2)의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료한다.

이 때, 유압 펌프(S4)의 유량을 사용하지 않게 되므로 작업의 효율과 생산성을 높일 수 있다.

또한 유압 펌프(S4)가 구동 중일 때, 상기 작동 유압의 압력 저하가 발생했는지 여부를 판정하도록 구성된 전자 제어 유닛을 더 포함할 수도 있다.

상기 전자 제어 유닛은 상기 압력 저하를 데이터화하여 이에 비례한 작업 시간(T1) 등을 조절하여 압력자가유지회로(S5)에 전달한다.

한편 본 발명의 다른 실시예로서, 유압 펌프(S4) 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 유압 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 압력 정보 입력부; 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 압력정보 비교부; 및 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 유압 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 롤 모터(S2)의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 유압 펌프 압력 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 PID 제어라 함은, 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral), 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것을 의미한다. 관련하여, P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 신호를 만드는 것이며, I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하는 것이며, D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용하는 것이다. 결과적으로, 상기 PID 제어의 경우 유압 펌프(S4)의 유량 등을 제어하기 위해 쓰이며, 과도 상태의 특성 등 제어의 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예로서, 일정 시간(T1) 동안 유압 펌프(S4) 내에 일정 유지 압력을 형성할 수 있고 압력이 형성된 이후에도 비례적분제어를 통한 요구 질량 유량을 계산하여 유압 펌프의 토출유량을 제어함으로써 유압 펌프의 사양이나 성능에 상관없이 정밀한 제어가 가능하다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예로서, PLC 제어부를 추가할 수 있는 데, PLC 제어부는 위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 롤 모터(S2)를 위상 제어 방식에 따라 유압 펌프(S4)가 오프된 시점 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 유압의 변화 특성에 따라 롤 모터(S2)의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 PLC 제어부는 상기 롤 모터(S2)의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 전력량을 조정하여, 유압 펌프(S4)가 오프된 시점 사이에 짧게는 몇분 내지 길게는 몇시간 동안 롤 모터(S2)를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator)를 사용할 수 있다.

상기 PLC 제어부는 Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리는 전력조정부 또는 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossin g Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부와 연결되어 롤 모터(S2)의 정밀제어가 가능하고, 고조파 노이즈가 없다.

상기 PLC 제어부는, 상기 롤 모터(S2)를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 롤 모터(S2)를 제어하는 PID 제어부와 연결되는 것이 바람직하다.

21 : 압력 설정 스위치
22 : 실린더
23 : 솔레노이드 벨브
101 : 홈 깊이조절부
102 : 가동본체
103 : 홈가공 상단 롤러
104 : 홈가공 하단 롤러
105 : 압력계
106 : 발판 스위치
107 : 전기 콘트롤 박스
S1 : 전원
S2 : 롤 모터
S3 : 롤 지연 타이머
S4 : 유압 펌프
S5 : 압력자가유지회로
S6 : 상승릴레이회로
S7 : 작업타이머
S8 : 상승 솔레노이드
S9 : 상승복귀 타이머

Claims (5)

1. 롤 모터의 축에 연결되어 회전하는 홈가공 하단 롤러; 유압펌프; 실린더에 연결되어 승하강 동작이 가능한 가동본체; 상기 가동본체에 회전 가능하게 연결되는 홈가공 상단 롤러;로 구성되고,
   상기 롤 모터와 전기적으로 연결된 발판스위치를 밟으면 작업이 시작되고 유압펌프가 작동하여 압력설정치까지 도달하면 유압 펌프는 OFF 상태에서 홈가공이 되며 설정한 시간이 지나거나 발판스위치를 놓으면 자동으로 홈가공 상단 롤러가 상승하여 작업이 종료되는 것을 특징으로 하는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 롤 모터와 유압펌프를 제어하는 전기 콘트롤 박스는 상기 유압 펌프가 롤 모터의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료하도록 제어하는 압력자가유지회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기.
3. 롤 지연 타이머의 지연 타임에 따라 홈가공 상단 롤러와, 홈가공 하단 롤러가 준비된 후 롤 모터가 일정 시간 지연 대기하여 작업 준비를 기다리는 단계;
   상기 롤 모터의 작동에 따라 유압 펌프가 즉시 작동하고, 상승릴레이회로에 의해 홈가공 상단 롤러가 상승하는 단계;
   작업타이머의 작업 시간 동안 작업이 진행되는 데, 유압 펌프가 오프된 후 압력자가유지회로가 작동되다가 작업타이머의 작업 시간이 완료되면 작동완료되는 단계;
   발판의 신호에 따라 상승 솔레노이드는 상기 상승릴레이회로와 동시에 작동하여 상승복귀 타이머의 상승복귀 시간 동안 복귀하고 롤 모터는 오프되는 단계;를 포함하는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 작동 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 압력자가유지회로는 상기 유압 펌프가 롤 모터의 기계적 에너지를 전달받지 않는 상태에서서 기존의 공급된 에너지를 사용하여 나머지 작업을 완료하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 작동 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 유압 펌프는 일반 작업 모드에서 압력자가유지회로가 작업타이머의 작업 시간이 완료되면 롤 모터의 에너지를 전달받지 않는 플로팅 상태로 작동하는 것을 특징으로 하는 펌프 압력 유지를 통한 홈 가공기 작동 방법.

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