KR101849308B1 - 자동 로딩 시스템을 갖는 튜브 벤딩 머신 및 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드에 튜브를 자동 로딩하는 튜브 자동 로딩 방법 - Google Patents
자동 로딩 시스템을 갖는 튜브 벤딩 머신 및 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드에 튜브를 자동 로딩하는 튜브 자동 로딩 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 튜브 벤딩 머신(10)은, 횡 수직면 내에서 적어도 2 자유도로 이동가능한 벤딩 헤드(14); 상기 벤딩 헤드(14)를 상기 횡 수직면 내에서 이동시키고, 벤딩할 튜브(T)를 수용하도록 된 빈 공간을 벤딩 헤드(14)의 다이(24)와 함께 규정하는 개방 위치와 상기 다이(24)에 대하여 튜브(T)를 클램핑하는 폐쇄 위치로상기 벤딩 헤드(14)의 툴(26)을 이동시키는 제 1 구동 수단; 상기 횡 수직면에 수직한 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 튜브 운반 구조물(36); 상기 튜브 운반 구조물(36)이 그 자신의 회전축(X2)을 중심으로 회전하도록 하는 제 2 구동 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 구동 수단을 제어하여, 상기 튜브(T)가 다이(24)와 툴(26) 사이의 빈 공간에 소정의 방향으로 수용되도록 하는 위치로 상기 벤딩 헤드(14)와 상기 튜브 운반 구조물(36)을 이동시키는 전자 제어 유닛;을 포함한다.
Description
본 발명은 벤딩 헤드와 상기 벤딩 헤드에 벤딩할 튜브를 로딩하도록 된 자동 로딩 시스템을 포함하는 튜브 벤딩 머신에 관한 것이다. 다른 양태에 따르면, 본 발명은 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드에 튜브를 자동으로 로딩하는 방법에 관한 것이다.
이하 상세한 설명 및 청구범위에 사용된 용어 "튜브"는 바(bar) 또는 종단부(profiled section)와 같은 모든 세장형(細長型) 블랭크를 포함하여 지칭하는 것이다. 아울러, 용어 "튜브 벤딩 머신"은 바 또는 종단부와 같은 모든 세장형 블랭크를 벤딩하도록 된 머신을 포함하여 지칭하는 것이다.
다양한 종류의 튜브 벤딩 머신용 자동 로딩 시스템을 시장에서 입수할 수 있으며, 가장 저렴하고 단순한 형태의 자동 로딩 시스템은 벤딩할 튜브가 슬리이딩되도록 하는 경사판을 기본적으로 포함하며, 상기 경사판은 벤딩할 튜브를 정지시키는 스톱 부재를 구비한다. 그러한 자동 로딩 시스템을 구비한 튜브 벤딩 머신은 경사판에 튜브가 위치되도록 할 수 있고, 머신 축의 적절한 제어에 의해 가공된 튜브를 지상에 내려놓을 수 있다. 이러한 튜브 벤딩 머신에 있어서, 경사판 상의 튜브 위치가 횡 수직면(즉, 튜브 이송 방향 또는 길이 방향에 수직한 수직면) 내에서 파악됨에 따라, 머신, 튜브 및 경사판의 적절한 기하학적 변수에 기초하여 머신의제어 유닛이 경사판으로부터 내려오는 튜브를 취하기 위해 로딩 툴(통상적으로 머신의 벤딩 헤드에 배치된 벤딩 툴 또는 전용으로 특수하게 설계된 툴)이 위치되어야 하는 정확한 지점을 결정할 수 있다. 그 후, 상기 튜브는 초기 위치, 예를 들어 전술한 스톱 부재에 의해 규정된 경사판 하단부의 정지 위치의 벤딩 헤드에 놓이게 된 다음, 상기 초기 위치로부터 바로 최종 위치로 벤딩 헤드에 의해 이동하게 되며, 상기 최종 위치에서 튜브는 머신 본체에 구비된 튜브 클램프 또는 그와 유사한 클램핑 부재에 의해 클램핑 될 수 있다. 현재 이용가능한 튜브 벤딩 머신용 자동 로딩 시스템은 원형 단면의 튜브에 대해서는 양호하지만, 비원형 단면의 튜브에 대해서는 그렇지 못하다. 비원형 단면의 튜브인 경우, 로딩 툴의 조(jaws) 사이 또는 벤딩 툴과 다이 사이에 튜브가 잘못된 방향으로 클램핑됨으로써 튜브가 손상되는 것을 피하기 위해 로딩 툴에 대한 튜브의 적절한 방향 설정이 사실상 문제가 된다. 이러한 문제를 피하기 위해, 현재 시장에서 이용가능한 자동 로딩 시스템은 수동으로 방향이 조절될 수 있는 특수한 로딩 툴이나, 로딩되는 튜브의 축과 로딩 툴이 이루는 각도와 정확히 동일한 각도를 갖도록 설계된 특수한 로딩 픽스쳐(fixture)를 필요로 하며, 이는 설정 및 장착에 따른 시간과 비용면에서 명백히 문제점을 수반한다.
따라서, 본 발명의 목적은 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드에 비원형 단면의 튜브도 자동 로딩할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여타 목적들은 독립 청구항 제 1 항에 개시된 특징을 가진 튜브 벤딩 머신에 의해 본 발명의 제 1 양태에 따라 실현되고, 독립 청구항 제 9 항에 개시된 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드상에 튜브를 자동 로딩하는 방법에 의해 본 발명의 또 다른 양태에 따라 실현된다.
본 발명의 유리한 실시예들은 종속항의 요지를 형성하고, 그 내용이 하기한 상세한 설명에 통합되어 있다.
간략하게, 본 발명은,
- 횡 수직면(즉, 튜브 이송 방향에 수직한 수직면) 내에서 적어도 2 자유도로 이동가능하며, 튜브 삽입용 빈 공간을 규정하는 개방 위치와 이 빈 공간에 기삽입된 튜브를 클램핑하는 폐쇄 위치로 이동하도록 된 클램핑 픽스쳐를 구비한 벤딩 헤드;
- 상기 벤딩 헤드를 상기 횡 수직면 내에서 이동시키고, 상기 클램핑 픽스쳐를 상술한 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동시키는 제 1 구동 수단;
- 상기 횡 수직면에 수직한 회전축을 중심으로 회전가능하게 장착된 튜브 운반 구조물;
- 상기 튜브 운반 구조물이 튜브를 수용할 수 있는 초기 위치 및 최종 위치로 자신의 회전축을 중심으로 회전하도록 하는 제 2 구동 수단; 및
- 상기 벤딩 헤드의 초기 위치를 계산하고, 상기 튜브 운반 구조물의 상술한 최종 위치를 계산하여, 상기 벤딩 헤드가 계산된 초기 위치에 있고 상기 튜브 운반 구조물이 계산된 최종 위치에 있을 경우, 상기 튜브 운반 구조물에 의해 운반되는 튜브가 상기 벤딩 헤드의 클램핑 픽스쳐에 대하여 상기 픽스쳐에 의해 규정된 빈 공간 내에 소정의 방향으로 배치되도록 하고, 상기 제 1 및 제 2 구동 수단을 제어하여, 상기 벤딩 헤드를 각각의 계산된 초기 위치에 도달할 때까지 상기 횡 수직면 내에서 이동시키고, 상기 튜브 운반 구조물을 각각의 초기 위치로부터 각각의 계산된 최종 위치로 그 자신의 회전축을 중심으로 회전하도록 하고, 상기 벤딩 헤드와 상기 튜브 운반 구조물이 각각 계산된 초기 위치와 계산된 최종 위치에 있을 때, 상기 클램핑 픽스쳐가 튜브를 클램핑하도록 하는 전자 제어 유닛;을 포함하는 튜브 벤딩 머신을 제공하는 아이디어에 기초한 것이다.
머신, 로딩 시스템 및 튜브의 기하학적 변수를 파악함으로써, 튜브 벤딩 머신의 전자 제어 유닛은 횡 수직면 내에서의 벤딩 헤드의 경로와 자신의 회전축을 중심으로 한 튜브 운반 구조물의 회전 경로를 규정할 수 있고, 이에 따라 관련 구동 수단을 제어함으로써, 상기 벤딩 헤드가 각각 계산된 초기 위치에 있고 상기 튜브 운반 구조물이 각각 계산된 최종 위치에 있을 경우, 상기 튜브 운반 구조물에 의해 운반되는 튜브가 상기 벤딩 헤드의 클램핑 픽스쳐의 빈 공간 내에서 상기 클램핑 픽스쳐에 대하여 소정의 방향으로 배치됨에 따라, 후에 상기 클램핑 픽스쳐에 의해 정확하게 클램핑될 수 있다. 종래 기술과는 다르게, 튜브는 초기 위치로부터 머신의 보드 상의 최종 위치로 벤딩 헤드에 의해 바로 이동되지 않고, 튜브 운반 구조물에 의해 초기 위치로부터 중간 위치(튜브 운반 구조물의 계산된 최종 위치와 벤딩 헤드의 계산된 초기 위치에 해당함)로 먼저 이동된 다음, 벤딩 헤드에 의해 상기 중간 위치로부터 머신의 보드 상의 최종 위치로 이동된다. 튜브의 초기 위치와 최종 위치는 고정이지만, 중간 위치는 전자 제어 유닛에 의해 때때로 설정된다.
본 발명에 따른 로딩 시스템에 의하면, 튜브의 소정의 방향성을 보장하기 위해 특수한 툴 또는 추가적인 로딩 픽스쳐가 더 이상 필요하지 않다. 아울러, 튜브는 좌측(즉, 반시계 방향) 벤딩과 우측(즉, 시계 방향) 벤딩을 모두 실시할 수 있는 튜브 벤딩 머신 또는 오직 한 종류의 벤딩, 즉 우측 벤딩 또는 좌측 벤딩중 어느 하나의 벤딩만을 실시할 수 있는 튜브 벤딩 머신에 모두 자동으로 로딩될 수 있다.
바람직하게, 상기 클램핑 픽스쳐는 상기 벤딩 헤드에 이미 구비되어 있는 벤딩 툴과 상기 다이에 의해 형성된다. 따라서, 추가적인 클램핑 픽스쳐를 사용할 필요가 없다.
바람직하게, 상기 횡 수직면 내에서의 벤딩 헤드의 2 자유도는 수평 방향을 따르는 병진 자유도와 상기 횡 수직면에 수직한 축을 중심으로 한 회전 자유도이다.
바람직하게, 상기 튜브 운반 구조물이 상기 횡 수직면에 수직한 방향으로 상기 벤딩 헤드로부터 이격되어 있음에 따라, 벤딩 헤드가 상기 구조물과 충돌할 위험없이 상기 횡 수직면 내에서 자유롭게 움직일 수 있다. 이와 관련하여, 상기 튜브 운반 구조물에는 상기 튜브 운반 구조물에 의해 운반되는 튜브를 상기 벤딩 헤드를 향하여 이동시키는 이송 디바이스가 제공되며, 이에 따라 상기 튜브 운반 구조물이 계산된 최종 위치에 있을 때 상기 벤딩 헤드가 상기 튜브 운반 구조물에 의해 운반된 튜브를 취할 수 있다.
첨부도면을 참조하여 오직 비한정적인 예로서 제시된 하기 상세한 설명으로부터 본 발명의 또 다른 특징과 장점이 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 로딩 시스템이 구비된 튜브 벤딩 머신을 도시한 사시도이고,
도 2 및 도 3은 도 1의 튜브 벤딩 머신을 확대하여 도시한 정면도로서, 각각 좌측 벤딩과 우측 벤딩에서 로딩 단계의 튜브가 중간 위치에 있는 상태를 도시한 도면이며,
도 4 및 도 5는 도 1의 튜브 벤딩 머신을 더 확대하여 도시한 정면도로서, 각각 "세움 벤딩(upright bending)", 즉 튜브의 사각형 단면의 주축이 벤딩 축(벤딩 헤드의 다이의 축)에 평행한 벤딩과, "눕힘 벤딩(laid down bending)", 즉 튜브의 사각형 단면의 주축이 벤딩 축에 수직한 벤딩에서 로딩 단계의 사각형 단면의 튜브가 중간 위치에 있는 상태를 도시한 도면이고,
도 6은 도 1의 튜브 벤딩 머신의 튜브 운반 구조물이 초기 위치에 있고, 원형 단면의 튜브가 로딩된 상태를 확대하여 도시한 정면도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 로딩 시스템이 구비된 튜브 벤딩 머신을 도시한 사시도이고,
도 2 및 도 3은 도 1의 튜브 벤딩 머신을 확대하여 도시한 정면도로서, 각각 좌측 벤딩과 우측 벤딩에서 로딩 단계의 튜브가 중간 위치에 있는 상태를 도시한 도면이며,
도 4 및 도 5는 도 1의 튜브 벤딩 머신을 더 확대하여 도시한 정면도로서, 각각 "세움 벤딩(upright bending)", 즉 튜브의 사각형 단면의 주축이 벤딩 축(벤딩 헤드의 다이의 축)에 평행한 벤딩과, "눕힘 벤딩(laid down bending)", 즉 튜브의 사각형 단면의 주축이 벤딩 축에 수직한 벤딩에서 로딩 단계의 사각형 단면의 튜브가 중간 위치에 있는 상태를 도시한 도면이고,
도 6은 도 1의 튜브 벤딩 머신의 튜브 운반 구조물이 초기 위치에 있고, 원형 단면의 튜브가 로딩된 상태를 확대하여 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 참조번호 10은 본 실시예에서 우측 벤딩과 좌측 벤딩을 모두 실시할 수 있는 튜브 벤딩 머신을 포괄적으로 지시하지만, 두 종류의 벤딩중 오직 하나만을 실시할 수 있는 튜브 벤딩 머신일 수도 있다. 상기 튜브 벤딩 머신(10)은 그 자체가 실질적으로 공지된 것이다. 따라서, 모든 구성요소를 상세하게 설명하지 않고, 본 발명과 연관된 요소만을 인용하여 설명하고자 한다. 기본적으로, 상기 튜브 벤딩 머신(10)은 튜브 클램프(13)가 설치되는 본체(12)와, 상기 본체에 의해 지지되는 벤딩 헤드(14)를 포함한다. 상기 벤딩 헤드(14)는 횡수직면, 즉 튜브 이송 방향(또는 길이 방향)에 수직한 수직면에서 적어도 2 자유도로 이동가능하다. 본 실시예에서, 상기 벤딩 헤드(14)는 상술한 길이 방향에 평행한 회전축(X1)(즉, 상기 횡수직면에 수직한 축)을 중심으로 상기 본체(12)에 의해 회전가능하게 지지된다. 또한, 상기 본체(12)는 회전축(X1)에 수직한 수평 방향(Y)(즉, 상기 횡수직면에 내에 놓인 방향)을 따라 이동하도록 상기 튜브 벤딩 머신(10)의 베이스(16)에 의해 슬라이드 가능하게 지지된다. 본 실시예에서, 상기 벤딩 헤드(14)의 2 자유도는 회전축(X1)을 중심으로 한 벤딩 헤드(14)의 회전과, 본체(12)와 그에 따른 벤딩 헤드(14)의 Y방향으로의 이동이다. 그러나, 상기 횡수직면에서 적어도 2 자유도를 제공할 수 있는 벤딩 헤드(14)의 다른 유형의 이동이 고려될 수 있음은 명백하다. 예를 들면, 상기 벤딩 헤드(14)는 상기 횡수직면에 놓인 2개의 수직 방향으로 이동할 수 있다. 상기 회전축(X1)에 수직한 회전축(Z)을 중심으로 회전가능하게 벤딩 암(18)이 벤딩 헤드(14)상에 장착된다. 상기 벤딩 암(18)은 우측 벤딩을 실시하는 제 1 벤딩 픽스쳐(fixture)(20)와 좌측 벤딩을 실시하는 제 2 벤딩 픽스쳐(22)를 상기 회전축(X1)의 원주상 반대측에 구비한다. 각각의 벤딩 픽스쳐(20,22)는 벤딩 암(18)의 회전축(회전축(Z))과 동일한 회전축을 중심으로 회전가능한 다이(die)(24)와, 상기 회전축을 통과하며 그에 수직한 방향을 따라 상기 벤딩 암(18)에 슬라이딩 가능하게 장착된 툴(26)을 포함하며, 이에 따라 상기 다이(24)와 툴(26) 사이의 공간으로 가공될 튜브(T)가 삽입될 수 있거나 가공된 튜브(T)가 상기 공간으로부터 방출될 수 있는 개방 위치(또는 로딩/언로딩 포지션)와, 가공될 튜브(T)가 다이(24)와 툴(26)에 의해 클램핑되는 폐쇄 위치(또는 가공 위치)로 이동가능하게 된다. 이하의 설명은 벤딩 픽스쳐의 다이(24)와 툴(26)이 벤딩 헤드에 튜브를 로딩하기 위한 클램핑 픽스쳐로 사용된 경우를 인용하였으나, 예를 들어, 상기 벤딩 픽스쳐로부터 분리되어, 튜브 삽입용 빈공간을 규정하는 개방 위치와 상기 공간에 기삽입된 튜브를 클램핑하는 폐쇄 위치로 서로에 대해 이동 가능한 한 쌍의 조(jaw)를 포함하는 추가적인 클램핑 픽스쳐가 벤딩 헤드에 제공된 튜브 벤딩 머신의 경우에도 본 발명이 효과적으로 적용될 수 있음은 명백하다.
또한, 상기 튜브 벤딩 머신(10)은 전술한 구성 요소들을 움직이도록 하는 제 1 구동 수단과, 적당하게 프로그램가능한 오퍼레이팅 로직에 따라 상기 제 1 구동 수단을 제어하는 전자 제어 유닛을 갖추고, 특히, 상기 회전축(X1)을 중심으로 한 벤딩 헤드(14)의 회전과 상기 Y방향을 따른 본체(12)의 이동을 제어함으로써, 벤딩 헤드(14)를 상기 횡수직면 내에서 움직도록 한다. 상기 제 1 구동 수단과 상기 전자 제어 유닛은 그 자체가 실질적으로 공지된 것이므로, 더 구체적으로 설명하지는 않는다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 상기 튜브 벤딩 머신(10)은 참조번호 28로 표시된 로딩 디바이스를 더 포함한다. 상기 로딩 디바이스(28)는 상기 튜브 클램프(13)의 축을 통과하는 수직면(튜브 이송 방향)에 대하여 튜브 벤딩 머신의 일측에 설치된다. 도시된 실시예에서, 상기 로딩 디바이스(28)는 (튜브 이송 방향에 대하여) 튜브 벤딩 머신(10)의 좌측에 설치되었으나, 머신의 반대쪽에 설치될 수도 있다. 아울러, 상기 로딩 디바이스(28)는 길이 방향으로, 즉 상기 횡수직면에 수직한 방향으로 벤딩 헤드(14)로부터 유리하게 이격되어 있으며, 따라서 상기 횡수직면 내에서 움직일 때 상기 벤딩 헤드가 로딩 디바이스에 접촉하게 되는 위험을 피할 수 있다. 공지된 바와 같이, 상기 로딩 디바이스(28)는 지지 프레임(30)과 상기 지지 프레임(30)에 의해 지지된 경사판(32)을 포함하며, 상기 경사판은 위에 놓인 튜브(T)가 중력에 의해 아래로 이동하여 튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14)에 가까워지도록 소정의 경사를 갖는다. 상기 로딩 디바이스(28)는 경사판(32)의 하단부에서 튜브(T)를 정지시키는 스톱 부재(34)를 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 상기 튜브 벤딩 머신(10)은 튜브 운반 구조물(36)을 더 포함하며, 상기 튜브 운반 구조물은 로딩 디바이스(28)로부터 튜브(T)를 매번 수용해서(도시된 실시예에서는, 경사판(32)의 하단부에서 튜브(T)를 매번 수용함), 상기 횡수직면에 수직한 회전축(X2)(본 실시예에서, 벤딩 헤드(14)의 회전축(X1)에 평행한 회전축)을 중심으로 회전시킴으로써, 튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14) 쪽으로 이동시키고, 이에 따라, 상기 튜브는 벤딩 헤드(14)가 잡을 수 있는 위치에 놓이게 된다. 도시된 실시예에서, 상기 튜브 운반 구조물(36)은 회전축(X2)을 중심으로 지지 프레임(30)에 의해 회전가능하게 지지된 적어도 2개의 암 또는 레버를 포함한다. 각각의 암은 그 자유단부(즉, 지지 프레임(30)에 힌지 결합된 부분의 반대 부분)에 튜브(T)를 수용하도록 형성된 시트(38)와 잠금 부재(그 자체가 공지되어 있으므로 미도시함)를 갖고, 상기 잠금 부재는 튜브가 시트(38)에 삽입되고 그로부터 인출될 수 있는 개방 위치와, 튜브가 시트 내부에 잠금되는 폐쇄 위치로 이동가능하다. 상기 시트(38)는 예를 들면 직각으로 배치된 한 쌍의 스트레이트 사이드(straight sides)에 의해 규정된다.
바람직하게, 상기 튜브 운반 구조물(36)은 벤딩 헤드(14)를 향하여 길이 방향으로 튜브(T)를 강제하는 실린더(40)(도 1 참조)를 구비함으로써, 벤딩 헤드에 구비된 클램핑 픽스쳐에 의해 튜브가 클램핑 될 수 있도록 한다. 실린더 대신, 임의의 다른 유형의 선형 액츄에이팅 디바이스가 채용되어 튜브를 벤딩 헤드(14) 쪽으로 움직이게 할 수도 있다.
또한, 상기 경사판(32)을 구비한 로딩 디바이스(28)는 벤딩할 튜브(T)를 매번 튜브 운반 구조물(36)에 장착하는 임의의 다른 유형의 디바이스로 대체될 수도 있다. 상기 로딩 디바이스는 심지어 생략될 수도 있으며, 그러한 경우에는 벤딩할 튜브를 작업자가 튜브 운반 구조물에 수동으로 장착하게 될 것이다.
제 2 구동 수단(그 자체가 실질적으로 공지된 유형의 것이므로, 더 구체적으로 설명하지 않음)이 상기 튜브 운반 구조물(36)에 연결되어, 튜브 운반 구조물이 튜브(T)를 수용할 수 있는 초기 위치와 최종 위치로 상기 튜브 운반 구조물을 회전축(X2)을 중심으로 회전시키고, 상기 튜브 운반 구조물의 잠금 부재를 상술한 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동시킨다.
(상기 본체(12)와 튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14)에 연관된) 제 1 구동 수단과 아울러, (상기 튜브 운반 구조물(36)에 연관된) 상기 제 2 구동 수단도 튜브 벤딩 머신의 전자 제어 유닛에 의해 제어된다. 이러한 접속에 있어서, 본 발명에 따르면, 상기 튜브 벤딩 머신(10)의 전자 제어 유닛은, 머신 자체, 튜브 운반 구조물(36), 로딩 디바이스(28)(만약 설치되어 있다면) 및 가공될 튜브(T)의 적당한 기하학적 변수에 기초하여, 상기 횡수직면 내에서 상기 벤딩 헤드(14)의 초기 위치와 상기 튜브 운반 구조물(36)의 최종 위치를 계산함으로써, 상기 튜브 운반 구조물(36)이 최종 위치에 있고 상기 벤딩 헤드(14)가 초기 위치에 있을 경우, 상기 튜브 운반 구조물(36)에 의해 운반된 튜브(T)가 상기 벤딩 헤드(15)의 클램핑 픽스쳐에 의해 규정된 빈 공간(도시된 실시예에서, 툴(26)과 다이(24) 사이에 존재하는 빈 공간) 내에 놓이게 되고, 클램핑 픽스쳐가 개방 위치에 있을 경우 클램핑 픽스쳐에 의해 잠금된 다음 벤딩 헤드(14)에 의해 머신 상의 최종 위치로 운반되어 상기 튜브 클램프(13)에 의해 클램핑될 수 있도록 한다. 상기 벤딩 헤드(14)와 튜브 운반 구조물(36)의 움직임이 튜브 벤딩 머신(10)의 전자 제어 유닛에 의해 계산됨으로써, 상기 튜브(T)가 클램핑 픽스쳐에 의해 규정된 빈 공간(툴(26)과 다이(24) 사이의 빈 공간) 내에서 소정의 방향으로 위치되며, 손상의 위험없이 상기 클램핑 픽스쳐의 2개 구성요소 사이에 클램핑 될 수 있다. 본 발명의 관점에서, 상기 용어 "소정의 방향(desired orientation)"이란, 튜브(T)의 단면 프로파일이 클램핑 픽스쳐의 2개 구성요소(클램핑 픽스쳐로서 벤딩 픽스쳐가 사용된 경우에는 다이(24)와 툴(26), 추가적 클램핑 픽스쳐가 사용된 경우에는 조(jaws))의 접촉면 프로파일과 주어진 각도를 형성하도록 하는, 상기 횡수직면 내에서 벤딩 헤드(14)에 대한 튜브 운반 구조물(36)의 방향(및 그에 따른 튜브의 방향)을 의미한다. 벤딩 헤드(14)와 튜브 운반 구조물(36)에 부여되는 운동량이 계산되었으면, 상기 전자 제어 유닛은 제 1 및 제 2 구동 수단을 적절하게 제어하여 소정의 동작이 수행되도록 한다. 벤딩 헤드(14)의 운동과 튜브 운반 구조물(36)의 운동은 순차적으로(벤딩 헤드(14)가 먼저 움직이고 튜브 운반 구조물(36)이 그 후에 움직이거나, 또는 그 역순) 또는 적어도 부분적으로 동시에 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자동 로딩 시스템이 구비된 튜브 벤딩 머신은 특수한 툴이나 로딩 픽스쳐를 사용할 필요없이 튜브의 단면 형상에 관계없이 벤딩할 튜브를 벤딩 헤드 상에 소정의 방향으로 튜브를 매번 위치시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3은 본 발명이 어떻게 튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14)에 튜브(T)를 우측 벤딩 구조와 좌측 벤딩 구조로 모두 로딩하는 것을 가능하게 하는지를 보여준다. 여기서, 우측 벤딩 구조는 튜브(T)가 제 1 벤딩 픽스쳐(20)의 툴(26)과 다이(26) 사이에 놓여지는 구조이고(도 3 참조), 좌측 벤딩 구조는 튜브(T)가 제 2 벤딩 픽스쳐(22)의 툴(26)과 다이(24) 사이에 놓여지는 구조이다(도 2 참조). 아울러, 도 4 및 도 5로부터 알 수 있듯이, 사각형 단면의 튜브(T)인 경우, 상기 튜브는 특수한 툴이나 로딩 픽스쳐 필요없이 소위 "세움 벤딩(upright bending)" 구조(도 4 참조)와 "눕힘 벤딩(laid down bending)" 구조(도 5 참조) 모두로 벤딩 헤드(14)에 자동으로 로딩될 수 있다.
마지막으로, 도 6은 원형 단면을 가진 튜브(T)를 로딩하기 위한 튜브 운반 구조물(36)의 사용을 도시한 것으로, 특히 튜브 운반 구조물의 각각의 암에 있는 시트(38)의 2개의 직각 스트레이트 사이드에 접촉하고 있는 튜브의 배치를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 튜브 운반 구조물(36)은 초기 위치에 있으며, 이 초기 위치에서 시트(38)는 로딩 디바이스(28)의 경사판을 향하고 있고, 그에 따라 경사판의 하단부에서 튜브(T)를 록킹하고 있던 스톱 부재(34)가 해제되면 상기 튜브(T)는 중력에 의해 시트(38)로 미끄러져 내려올 수 있다. 이 초기 위치에서 시작하여, 상기 제 2 구동 수단은 주어진 각도만큼 튜브 운반 구조물(36)이 회전하도록 하고, 상기 각도는 튜브 벤딩 머신(10)의 전자 제어 유닛에 의해 적절하게 계산되며, 상기 회전은 튜브(T)가 벤딩 헤드(14)의 툴(26)과 다이(24) 사이에 위치되어 그 사이에서 클램핑 될 수 있도록 계산된 각각의 최종 위치(예를 들면, 도 2 내지 도 4에 도시된 위치)에 튜브가 도달할 때까지 이루어진다. 원형 단면의 튜브인 경우, 본 발명은 홀, 용접 비드 또는 튜브에 존재할 수 있는 기타 다른 가공결과물 등의 방향을 유리하게 고려할 수 있다.
튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14)에 튜브(T)를 자동 로딩하는 방법은 이하의 단계로 수행된다.
- 예를 들어 로딩 디바이스(28)의 경사판(32)의 하단부에 있는 스톱 부재(34)에 의해 정지되어 있는 튜브(T)를 각각의 시트(38)에 수용하도록 준비하기 위하여, 상기 튜브 운반 구조물(36)을 초기 위치에 위치시키는 단계;
- 상기 로딩 디바이스(28)의 경사판(32)의 하단부에 있는 스톱 부재(34)를 해제하여, 상기 튜브(T)가 튜브 운반 구조물의 시트(38)로 낙하하거나, 바람직하게는 미끄러져 내려오게 하거나, 선택적으로, 상기 튜브(T)를 상기 튜브 운반 구조물(36)에 수동으로 로딩하는 단계;
- 상기 튜브(T)를 튜브 운반 구조물(36)의 잠금 부재로 시트(38) 내에 로킹하는 단계;
- 상기 튜브 벤딩 머신(10)의 전자 제어 유닛이 튜브 운반 구조물(36)의 최종 위치와 벤딩 헤드(14)의 초기 위치를 계산하여, 상기 튜브(T)가 벤딩 헤드(14)의 벤딩 픽스쳐(20 또는 22)(튜브 벤딩 머신이 좌측 벤딩을 실시하는지 또는 우측 벤딩을 실시하는지에 따라 좌우됨)의 툴(26)과 다이(24) 사이의 빈 공간에 소정의 방향으로 놓이고, 그에 따라 다이와 툴 사이에 클램핑되도록 하는 단계;
- 상기 전자 제어 유닛에 의해 계산된 최종 위치에 도달할 때까지 회전축(X2)을 중심으로 튜브 운반 구조물(36)이 회전하도록 제 2 구동 수단을 작동시키는 단계;
- 상기 벤딩 헤드(14)를 향하여, 예를 들어 실린더(40)로 튜브(T)를 이동시키는 단계;
- 상기 전자 제어 유닛에 의해 계산된 초기 위치에 도달할 때까지 횡수직면내에서 벤딩 헤드(14)를 움직이도록 제 1 구동 수단을 작동시키는 단계;
- 상기 벤딩 헤드(14)의 벤딩 픽스쳐(20 또는 22)의 툴(26)과 다이(24) 사이에 튜브(T)를 클램핑하는 단계;
- 상기 튜브(T)가 시트(38)를 떠날 수 있도록, 상기 튜브 운반 구조물(36)의 잠금 부재를 개방 위치로 복귀시키는 단계;
- 상기 튜브(T)를 벤딩하는 동안, 상기 벤딩 헤드(14)와 접촉하지 않도록 하기 위하여, 상기 튜브 운반 구조물(36)을 초기 위치, 또는 임의의 경우, 비가동 위치로 복귀시키는 단계; 및
- 벤딩 작업이 시작될 수 있도록 하기 위해, 튜브 클램프(13)가 튜브(T)를 클램핑할 수 있는 최종 위치로 상기 벤딩 헤드(14)를 제 1 구동 수단으로 이동시키는 단계;
따라서, 상기 튜브의 로딩은, 튜브 운반 구조물이 각각의 초기 위치에서 전자 제어 유닛에 의해 계산된 각각의 최종 위치로 자신의 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 튜브가 각각의 초기 위치(예를 들어, 경사판이 있다면 경사판의 하단부의 정지 위치)로부터 각각의 중간 위치로 움직이는 제 1 단계와, 상기 튜브가 상기 벤딩 헤드에 의해 상기 각각의 중간 위치로부터 튜브 클램프에 의해 클램핑되는 각각의 최종 위치로 움직이는 제 2 단계를 포함한다.
이상의 설명으로부터, 본 발명에 따른 자동 로딩 시스템이 구비된 튜브 벤딩 머신으로 얻을 수 있는 장점이 명백해질 것이다.
무엇보다도, 특수한 툴이나 로딩 픽스쳐를 추가할 필요없이, 벤딩할 튜브를 소정의 방향으로 튜브 벤딩 머신의 벤딩 헤드 상에 위치시킬 수 있다. 본 발명은 2가지 유형의 벤딩, 즉 좌측 벤딩과 우측 벤딩을 모두 수행하는 튜브 벤딩 머신과, 오직 한가지 유형의 벤딩만을 수행하는 튜브 벤딩 머신에 모두 자동으로 로딩할 수 있다. 사각형 단면의 튜브인 경우, 역시 특수한 툴이나 로딩 픽스쳐를 필요로 하지 않고, "세움 벤딩" 구조와 "눕힘 벤딩" 구조로 모두 자동으로 로딩되어 벤딩될 수 있다. 본 발명은, 튜브 운반 구조물과 벤딩 헤드의 동작을 미리 계산함으로써, 벤딩 헤드, 튜브 운반 구조물 및/또는 로딩되는 튜브의 기하학적 변수에서의 가능한 변화 뿐만 아니라, 로딩되는 튜브에 존재하는 홀 또는 용접 비드의 방향에서의 가능한 변화를 자동으로 고려할 수 있도록 한다.
물론, 본 발명의 사상은 변하지 않으며, 단지 비한정적인 예로서 도시되고 설명된 실시예 및 구조적 세부사항은 폭넓게 변경가능하다.
Claims (10)
- 튜브(T) 또는 세장형 블랭크를 벤딩하는 튜브 벤딩 머신(10)으로서,
튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면 내에서 적어도 2 자유도로 이동가능하며, 벤딩할 튜브(T)가 내부에 삽입될 수 있도록 하는 빈 공간을 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)가 규정하는 개방 위치와 이 빈 공간에 기삽입된 튜브(T)를 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)가 클램핑하는 폐쇄 위치를 선택적으로 가질 수 있는 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)를 구비한 벤딩 헤드(14);
상기 벤딩 헤드(14)를 상기 횡 수직면 내에서 이동시키고, 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)를 상기 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동시키는 제 1 구동 수단;
상기 튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면에 수직한 제 1 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 튜브 운반 구조물(36);
상기 튜브 운반 구조물(36)이 튜브(T)를 수용할 수 있는 초기 위치 및 최종 위치 사이에서 상기 튜브 운반 구조물(36)을 상기 제 1 회전축(X2)을 중심으로 회전시키도록 배열되는 제 2 구동 수단; 및
상기 벤딩 헤드(14)의 초기 위치를 계산하고, 상기 튜브 운반 구조물(36)의 상기 최종 위치를 계산하여, 상기 튜브 운반 구조물(36)에 의해 운반되는 튜브(T)가 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)의 빈 공간 내에 소정의 방향으로 배치되도록 하고, 상기 제 1 및 제 2 구동 수단을 제어하여, 상기 벤딩 헤드(14)를 각각의 계산된 초기 위치에 도달할 때까지 상기 튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면 내에서 이동시켜서, 상기 튜브 운반 구조물(36)을 각각의 초기 위치로부터 각각의 계산된 최종 위치로 상기 제 1 회전축(X2)을 중심으로 회전하도록 하고, 상기 벤딩 헤드(14)와 상기 튜브 운반 구조물(36)이 각각 계산된 초기 위치와 계산된 최종 위치에 있을 때, 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)가 튜브(T)를 클램핑하도록 하는 전자 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전축(X2)에 평행한 제 2 회전축(X1)을 중심으로 회전가능하게 상기 벤딩 헤드(14)가 장착되는 본체(12)를 더 포함하고, 상기 본체(12)는 상기 제 1 및 제 2 회전축(X1,X2)에 수직한 수평 방향(Y)을 따라 이동가능한 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 벤딩 헤드(14)는 다이(24)와 상기 다이(24)에 대해 상대적으로 이동가능한 툴(26)을 포함하는 벤딩 픽스쳐(20,22)를 구비하고, 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)는 상기 벤딩 픽스쳐(20,22)에 의해 형성되며, 상기 빈 공간은 상기 벤딩 픽스쳐(20,22)의 툴(26)과 다이(24) 사이에 규정되는 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 3 항에 있어서,
상기 벤딩 헤드(14)는 각각 다이(24)와 툴(26)을 포함하는 2개의 벤딩 픽스쳐(20,22)를 갖고, 상기 벤딩 픽스쳐중 하나는 우측 벤딩 작업을 실시하고 나머지 하나는 좌측 벤딩 작업을 실시하며, 상기 제 1 구동 수단은 상기 벤딩 픽스쳐(20,22)중 어느 하나를 상기 계산된 초기 위치로 이동시켜 상기 튜브 운반 구조물(36)에 의해 운반된 튜브(T)를 벤딩 픽스쳐(20,22)의 다이(24)와 툴(26) 사이에서 클램핑하도록 하는 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 튜브 운반 구조물(36)은 상기 제 1 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 적어도 한 쌍의 암을 포함하고, 각각의 암은 그 자유단부에 튜브(T)를 수용하는 시트를 가진 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 5 항에 있어서,
상기 튜브 운반 구조물(36)의 각 암은 잠금 부재를 갖고, 상기 잠금 부재는 튜브(T)가 시트(38)에 삽입되고 그 시트(38)로부터 인출될 수 있는 개방 위치와, 상기 튜브(T)가 시트(38) 내부에 잠금되는 폐쇄 위치로 이동가능한 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 튜브 운반 구조물(36)이 초기 위치에 있을 때, 상기 튜브 운반 구조물에 튜브(T)를 로딩하도록 된 로딩 디바이스(28)를 더 포함하고, 상기 로딩 디바이스(28)는 튜브 운반 구조물(36)을 향하여 튜브(T)가 낙하될 수 있는 경사도를 가진 경사판(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 튜브 운반 구조물(36)은 상기 횡 수직면 내에서의 상기 벤딩 헤드(14)의 운동을 간섭하지 않도록 상기 횡 수직면으로부터 이격되어 있고, 상기 벤딩 헤드(14)를 향하여 상기 튜브(T)를 강제하는 이송 수단(40)을 구비한 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩 머신. - 튜브(T) 또는 세장형 블랭크를, 튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면 내에서 적어도 2 자유도로 이동가능하며, 벤딩할 튜브(T)가 내부에 삽입될 수 있도록 하는 빈 공간을 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)가 규정하는 개방 위치와 이 빈 공간에 기삽입된 튜브(T)를 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)가 클램핑하는 폐쇄 위치를 선택적으로 가질 수 있는 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)를 구비하는 튜브 벤딩 머신(10)의 벤딩 헤드(14)에 자동으로 로딩하는 방법으로서,
a) 상기 튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면에 수직한 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 튜브 운반 구조물(36)에 튜브(T)를 배열하여 잠금하는 단계;
b) 상기 튜브(T)가 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)에 의해 규정된 빈 공간에 소정의 방향으로 놓이는 위치에 도달할 때까지, 상기 회전축(X2)을 중심으로 상기 튜브 운반 구조물(36)을 회전시키고 상기 튜브(T) 이송 방향에 수직으로 교차하는 횡 수직면 내에서 상기 벤딩 헤드(14)를 이동시키는 단계;
c) 상기 벤딩 헤드(14)의 상기 클램핑 픽스쳐(20,22,24,26)로 상기 튜브(T)를 클램핑하는 단계;
d) 상기 튜브 운반 구조물(36)로부터 상기 튜브(T)를 분리하는 단계; 및
e) 상기 튜브 벤딩 머신(10)의 본체(12)에 구비된 클램핑 수단(13)에 의해 클램핑될 수 있는 위치로 상기 튜브(T)를 상기 벤딩 헤드(14)로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 자동 로딩 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 b 단계와 상기 c 단계 사이에, 상기 벤딩 헤드(14)를 향하여 튜브(T)를 강제하는 단계를 더 포함하고, 상기 d 단계와 상기 e 단계 사이에, 상기 벤딩 헤드(14)를 상기 튜브 운반 구조물(36)이 간섭하지 않도록 하는 위치로 상기 튜브 운반 구조물을 이격시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 자동 로딩 방법.
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