KR101958673B1 - 액압식 확관 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 액체를 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어할 수 있고, 장치의 메인터넌스도 용이한 구성으로 한 액압식 확관 장치를 제공한다.
[해결 수단] 본 발명의 액압식 확관 장치(1)는 확관액(W1)을 저류하는 급액 탱크(6)와, 급액 탱크(6)로부터의 확관액(W1)을 증압하여 초고압으로 만드는 증압기(4)와, 증압기(4)로부터의 초고압의 확관액(W2)을 확관 성형을 하는 시일부에 주입하는 확관툴부(3)를 구비하고, 증압기(4)에는 전동 모터(48)와, 전동 모터(48)의 회전운동을 플런저(45)의 왕복운동으로 변환하는 운동 변환 기구(49)와, 압력 유지 밸브(42)가 구비되어 있다.

Description

액압식 확관 장치{HYDRAULIC PIPE-EXPANDING APPARATUS}

본 발명은 액압식 확관 장치에 관한 것이다.

보일러나 컨덴서 등의 열교환기의 튜브와 관판을 접합하는 장치로서 액압식 확관 장치가 알려져 있다. 액압식 확관 장치는 수천 기압까지 증압한 액체를 아쿠아 튜브에 공급하고 상기 튜브 내면으로부터 직접 작용시켜 상기 튜브를 확관하는 장치이다. 액압식 확관 장치를 사용함으로써 정확하고 또한 견고하게 상기 튜브와 상기 관판을 고착할 수 있다. 또한 상기 튜브 내면을 전압(轉壓) 소성 변형시키는 방식과는 달리, 상기 튜브 내면에 데미지를 주지 않는 것, 확관 범위가 길어도 대응하기 쉬운 것 등의 이점이 있다. 이 때문에, 액압식 확관 장치의 수요가 높아지고 있다.

특허문헌 1에는, 액압식 확관 장치에 관한 것으로, 초고압액의 액압에 의해 확관 성형을 하는 시일부를 장착하고, 이 시일부에 상기 초고압액을 주입하는 확관툴부와, 이 확관툴부에 상기 초고압액을 공급하는 본체를 갖고, 이 본체로부터 상기 확관툴부에 상기 초고압액을 공급하는 초고압 유로와, 상기 본체와 상기 확관툴부를 별체로서 구성하는 액압식 확관 성형 장치로서, 상기 본체는 확관 성형에 제공하는 확관액을 저류하는 급액 탱크와, 이 저류된 상기 확관액을 상기 확관툴부에 가압이송하는 급액 펌프를 갖는 급액 유닛과, 상기 급액 펌프와 상기 확관툴부 사이에 설치되어 당해 급액 펌프로부터 가압이송된 상기 확관액을 더욱 증압하여 상기 초고압액을 당해 확관툴부에 공급하는 증압기와, 상기 급액 펌프 및 상기 증압기에 압유를 공급하는 유압 펌프를 갖는 유압 유닛과, 밸브를 닫았을 때에는 상기 증압기로부터 토출한 초고압액의 압력을 유지하여 상기 시일부에 공급하고, 밸브를 열었을 때에는 당해 초고압액을 드레인으로 배출하는 압력 유지용 밸브를 구비한 것이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 액압식 확관 장치에 관한 것으로, 초고압액의 액압에 의해 확관 성형을 하는 시일부를 장착하고, 이 시일부에 상기 초고압액을 주입하는 확관툴부와, 이 확관툴부에 상기 초고압액을 공급하는 본체를 갖고, 이 본체와 상기 확관툴부를 별체로서 구성하고, 상기 확관툴부를 작업자가 손에 들고 확관 작업을 하는 액압식 확관 성형 장치로서, 상기 본체에, 확관 성형하는 확관액을 유압에 의해 상기 초고압액으로 하여 토출 구멍으로부터 토출하는 부스터와, 이 부스터에 상기 확관액을 공급하는 급액 유닛과, 상기 부스터에 상기 유압을 발생시키는 압유를 공급하는 유압 유닛을 수납하고, 상기 초고압액의 액압은 초고압수의 수압이며, 상기 확관툴부에는 상기 시일부에 연통하는 초고압 유로를 설치하고, 상기 초고압 유로와 상기 부스터의 토출구멍이 초고압 시일부에서 연결되고, 상기 부스터의 토출구멍으로부터 토출된 상기 초고압액의 압력을 검출하는 압력 변환기를 상기 본체에 설치하고, 상기 부스터는 실린더 내에 형성되는 상기 확관액이 충전되는 급액실 및 상기 압유가 충전되는 유압실과, 상기 급액실 및 유압실을 상기 급액실과 상기 유압실 사이에서 왕복이동하는 피스톤과, 이 피스톤을 상기 유압실측으로 힘을 가하는 수단을 구비하고, 상기 피스톤은 상기 실린더 내에 슬라이딩하는 대경부와, 상기 실린더 내에 간극을 형성하는 소경부와, 중심부에 축방향을 따라 상기 압유가 유입되는 도입 구멍을 갖고, 상기 유압실은 상기 실린더와 상기 소경부와의 간극에 형성되고, 상기 소경부에 방사 형상으로 형성되고, 상기 도입 구멍으로부터 상기 유압실로 연통하는 관통구멍을 설치한 것이 기재되어 있다.

일본 실용신안등록 제3181356호 공보 일본 특허 제4408873호 공보

그렇지만, 특허문헌 1과 특허문헌 2에 기재된 장치는, 모두, 유압 방식의 증압기(부스터)를 채용하고 있어, 액체를 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어하는 것이 용이하지는 않았다. 또한 상기 증압기의 유압 유닛으로부터 오일 누설이 있었다. 게다가, 상기 장치에서는 그 구조상, 상기 증압기에 급액하는 급액 펌프가 배치되어 있지만, 작업 장소에 따라서는, 동절기가 되면 상기 급액 펌프 속의 물이 동결되어 버려, 동작 불량의 원인이 되는 등, 상기 장치의 메인터넌스는 용이하지 않았다.

그래서, 본 발명의 목적은 액체를 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어할 수 있고, 장치의 메인터넌스도 용이한 구성으로 한 액압식 확관 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액압식 확관 장치는 확관액을 저류하는 급액 탱크와, 유압을 사용하지 않고 상기 확관액을 증압하여 초고압 확관액으로 만드는 증압기와, 상기 초고압 확관액을 확관 성형을 하는 시일부에 주입하는 확관툴부를 구비하고, 상기 증압기에는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 운동 변환 기구와, 에어가 공급되는 압력 유지 밸브가 구비되어 있고,
상기 압력 유지 밸브는 에어빼기를 할 수 있는 감압 배수구와, 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 송액하기 위한 초고압 토출구를 구비하고,
상기 압력 유지 밸브는 상기 증압기의 출력단측에 상기 증압기와 일체로 되어서 배치되고,
상기 전동 모터의 토크를 제어함으로써 상기 초고압 확관액의 압력값을 제어하고, 또한, 상기 전동 모터의 회전 속도를 제어함으로써 상기 운동 변환 기구에 있어서의 플런저의 스트로크 속도를 제어하는 컨트롤러가 구비되고,
상기 압력 유지 밸브를 통하여 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 유압을 사용하지 않고 송액하는 구성인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전동 모터 방식의 증압기로 함으로써, 확관액을 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어할 수 있다. 더욱이 또한, 전동 모터 방식이기 때문에, 유압 방식과 같이 오일 누설되는 일이 없다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 증압기에는, 상기 압력 유지 밸브가 구비되어 있으므로, 배관 구성이 단순화된 것으로 되어, 컴팩트하고 메인터넌스성이 우수한 장치 구성으로 된다.

상기 확관액은 확관 성형에 제공하는 압력 매체로서의 유체를 가리키고 있고, 예를 들면, 물이다. 상기 시일부는 수천 기압까지 증압한 상기 확관액을 아쿠아 튜브에 공급하고, 보일러나 컨덴서 등의 열교환기의 튜브를 그 내면으로부터 직접 작용시켜 확관 성형을 하는 공구이다. 상기 튜브의 재질로서는, 예를 들면, 철, 스테인리스, 구리, 티탄 등을 들 수 있다. 상기 초고압이란 확관 성형에 필요한 압력을 말하며, 예를 들면, 최대 500MPa의 압력이다.

본 발명은 상기 증압기에는 체크 밸브가 내장되어 있고, 상기 증압기가 상기 체크 밸브를 통하여 상기 급액 탱크로부터, 급액 펌프를 통하지 않고 상기 확관액을 자급하고, 상기 감압 배수구를 통하여 상기 확관액을 상기 급액 탱크로 되돌려서 에어빼기하는 구성인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 확관액을 상기 증압기에 공급하기 위한 급액 펌프가 불필요하게 되어, 장치의 메인터넌스가 용이하게 된다. 또한 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

본 발명은 상기 압력 유지 밸브와 상기 감압 배수구와 상기 초고압 토출구는 상기 출력단측의 케이싱에 인접하여 배치되고, 상기 압력 유지 밸브와 상기 운동 변환 기구에서의 플런저와의 사이의 위치에 상기 체크 밸브가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 송액할 때에, 전달 로스가 적은 합리적인 배치 구성이 된다.

본 발명은 상기 압력 유지 밸브가 상기 증압기의 출력단에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 증압기는, 상기 압력 유지 밸브가 일체화된 것이기 때문에, 배관 구성이 단순화된 것으로 되어, 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 송액할 때, 전달 로스를 최소로 한 합리적인 배치 구성으로 된다.

본 발명은 상기 전동 모터의 토크를 제어함으로써 상기 초고압 확관액의 압력값을 제어하는 컨트롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래 설치하고 있던 고가의 압력 변환기가 불필요하게 되어, 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

본 발명은 상기 전동 모터의 토크를 제어함으로써 상기 초고압 확관액의 압력값을 제어하고, 또한, 상기 전동 모터의 회전속도를 제어함으로써 상기 운동 변환 기구에서의 플런저의 스트로크 속도를 제어하는 컨트롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 압력값이 설정 압력값 부근에 근접하면 상기 전동 모터의 회전속도를 낮춤으로써, 상기 운동 변환 기구에서의 플런저의 스트로크 속도를 늦출 수 있으므로, 확관 성형 완료시의 압력을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 또한 어떤 일정한 압력값에 도달할 때까지는 상기 플런저의 스트로크 속도를 빠르게 하여 확관 압력값까지의 시간을 단축하는 것이나, 압력 제어에 관계가 없는 상기 플런저의 되돌림 시에 빠른 되돌림으로 하는 등으로 하여, 효율적으로 확관 작업을 할 수 있다. 또한, 설정 압력에 도달한 후, 그 설정 압력을 일정 시간 유지하여 확관 성형을 하는데, 그동안에 소량의 누수가 있었다고 해도, 그만큼 상기 플런저를 움직임으로써 상기 설정 압력을 유지시킬 수 있다.

상기 전동 모터로서는 각종 모터가 적용 가능하며, 예를 들면, 서보 모터, 인덕션 모터, PM 동기 모터를 들 수 있다. 상기 서보 모터로서는 AC 서보 모터와 DC 서보 모터를 들 수 있다.

본 발명은 상기 전동 모터가 서보 모터이며, 상기 전동 모터와 상기 플런저는 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 전동 모터가 서보 모터임으로써, 통상의 전동 모터에 비해, 속도 응답 성능이 우수하여, 기동 토크가 크고, 저속 회전시에도 토크 불균일이 적은 등의 양호한 특성이 얻어진다. 그리고, 상기 컨트롤러가 상기 서보 모터에 흘리는 전류를 제어하는 것으로 상기 서보 모터의 토크를 제어하여 상기 서보 모터의 토크값으로부터 상기 압력값을 연산하여 상기 압력을 제어하는 구성으로 함으로써, 종래 설치하고 있었던 고가의 압력 변환기가 불필요하게 되어, 장치의 부품수가 삭감된다.

본 발명은 상기 컨트롤러에 의해 상기 서보 모터의 토크값으로부터 연산된 초고압 확관액의 압력값을 표시하는 표시기가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 작업자가 상기 초고압 확관액의 압력값을 파악하여 작업관리하는 것이 용이하게 된다. 상기 압력값은 수치로 표시해도 되고, 그래프로 표시해도 된다. 상기 압력값을 그래프 표시함으로써 작업자는 확관 작업에서의 상기 압력값의 추이를 시각적으로 확인하면서, 확관 작업을 행할 수 있으므로 더한층 작업 관리가 용이하게 된다.

본 발명은 상기 압력 유지 밸브의 에어 공급을 제어하기 위한 공기식 제어 밸브 또는 전기식 제어 밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 압력 유지 밸브를 에어 제어 방식으로 함으로써 방폭 성능을 높일 수 있어, 전기 노이즈의 발생도 없다. 또한 상기 압력 유지 밸브를 전기 제어 방식으로 함으로써, 신호 응답성이 우수하고, 보다 정확한 동작을 행할 수 있다.

본 발명의 액압식 확관 장치에 의하면, 전동 모터 방식의 증압기로 함으로써, 확관액을 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어할 수 있다. 게다가, 전동 모터 방식이기 때문에, 유압 방식과 같이 오일 누설되는 일이 없다. 본 발명에 의하면, 상기 증압기는 상기 압력 유지 밸브가 일체화된 것이기 때문에, 배관 구성이 단순화된 것으로 되어, 컴팩트하고 메인터넌스성이 우수한 장치 구성으로 된다. 그리고 본 발명에 의하면, 상기 증압기가 상기 급액 탱크로부터의 확관액을 자급하는 구성이므로, 급액 펌프가 불필요하게 되어, 장치의 메인터넌스가 용이하게 됨과 아울러, 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

본 발명의 액압식 확관 장치에 의하면, 상기 전동 모터가 서보 모터임으로써, 통상의 전동 모터에 비해, 속도 응답 성능이 우수하고, 기동 토크가 크고, 저속 회전시에도 토크 불균일이 적은 등의 양호한 특성이 얻어진다. 그리고, 상기 컨트롤러가 상기 서보 모터에 흘리는 전류를 제어함으로써 상기 서보 모터의 토크를 제어하여 상기 서보 모터의 토크값으로부터 상기 압력값을 연산해서 상기 압력을 제어하는 구성이기 때문에, 종래 설치하고 있었던 고가의 압력 변환기가 불필요하게 되어, 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다. 게다가, 상기 컨트롤러에 의해 상기 서보 모터의 토크값으로부터 상기 압력값이 연산되고 상기 압력값이 상기 표시기에 표시되는 구성이기 때문에, 작업자가 상기 확관 성형을 할 때의 압력값을 파악하여 작업관리하는 것이 용이한 구성으로 된다. 그리고 본 발명에 의하면, 상기 압력 유지 밸브를 에어 제어하거나 전기 제어함으로써, 청정하고 또한 사용환경이나 사용 상황에 적합한 장치가 된다.

도 1은 본 발명을 적용한 실시형태의 액압식 확관 장치의 유체 회로 구성도이다.
도 2는 상기 실시형태의 액압식 확관 장치의 증압기의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다.
도 3은 상기 실시형태의 액압식 확관 장치의 증압기를 C선 방향으로 본 주요부 화살표 방향 도면이다.
도 4는 상기 실시형태의 액압식 확관 장치의 확관툴부의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다.
도 5는 상기 확관툴부에 장착하는 시일부의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다.
도 6은 본 발명을 적용한 실시형태의 액압식 확관 장치를 예시하는 외관도이다.

본 발명을 적용한 구체적인 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 이하 상세하게 설명한다.

(실시형태)

도 6은 본 발명을 적용한 실시형태의 액압식 확관 장치(1)를 예시하는 외관도이다. 본 실시형태의 액압식 확관 장치(1)는 본체(2)와 확관툴부(3)가 내압 호스(11) 및 신호 케이블(12)을 통하여 연결되어 있고, 확관툴부(3)의 선단측에는 튜브에 삽입하여 튜브를 확관 성형하는 시일부(109)가 장착된다. 내압 호스(11)는 최대 500MPa의 수압에 충분히 견딜 수 있는 구조로 되어 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 실시형태의 액압식 확관 장치(1)의 유체 회로 구성도이다. 본 실시형태의 액압식 확관 장치(1)는 초고압의 확관액(W2)을 확관 성형을 하는 시일부에 주입하는 확관툴부(3)와, 확관툴부(3)에 내압 호스로 연결된 본체(2)를 구비하고, 본체(2)는 확관액(W1)을 저류하는 급액 탱크(6)와, 급액 탱크(6)의 확관액(W1)을 증압하여 초고압으로 하고, 확관툴부(3)에 초고압의 확관액(W2)을 출력하는 증압기(4)를 갖는다. 증압기(4)에는 증압기의 구동원인 전동 모터(48)와, 전동 모터(48)의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 운동 변환 기구(49)와, 압력 유지 밸브(42)가 구비되어 있다. 운동 변환 기구(49)는 풀리(461), 전동 벨트(462) 및 풀리(463)와, 볼나사(44)와, 플런저(45)를 조합하여 구성된다. 플런저(45)는 그 왕복운동에 의해 소정 공간에 갇혀진 확관액(W1)에 용적 변화를 일으키게 하여 초고압의 확관액(W2)으로까지 가압하는 기구 부품이다. 압력 유지 밸브(42)는 증압기(4)의 출력단에 있다. 압력 유지 밸브(42)는 밸브를 닫았을 때에는 가압된 초고압의 확관액(W2)의 압력을 유지하여 초고압의 확관액(W2)을 확관툴부(3)에 공급하고, 밸브를 열었을 때에는 초고압의 확관액(W2)을 급액 탱크(6)에 배출한다.

도 2는 본 실시형태의 액압식 확관 장치(1)의 증압기(4)의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다. 도 2에 도시하는 예에서는, 증압기(4)의 출력측에는 압력 유지 밸브(42)가 직결되어 있음과 아울러, 증압기(4)에는 체크 밸브(43)가 내장되어 있고, 체크 밸브(43)를 통하여 증압기(4)가 급액 탱크(6)로부터 확관액(W1)을 자급하는 구성이다. 부호 A1은 소정 압력의 에어이며, 예를 들면, 에어 압력은 0.1MPa 이상이고 또한 1.0MPa 이하의 범위에서 조정된다. 부호 W1은 상압의 확관액이며, 부호 W2는 초고압의 확관액이다. 상기 확관액(W1, W2)은 확관 성형에 제공하는 압력 매체로서의 유체를 의미하며, 본 실시형태에서는 물이다. 상기 초고압이란 확관 성형에 필요한 압력을 말하는 것으로, 예를 들면, 최대 500MPa의 압력이다.

도 3은 상기 증압기(4)를 도 2의 C선 방향으로 본 주요부 화살표 방향 도면이다. 본 실시형태에 따른 증압기(4)는 그 케이싱(41)에 체크 밸브(43), 플런저(45), 볼나사(44), 풀리(461), 전동 벨트(462), 풀리(463)가 내장되어 있다(도 2). 증압기(4)의 구동원은 전동 모터(48)이며, 감속기(47)를 통하여 전동 모터(48)가 케이싱(41)에 부착되어 있다(도 2). 증압기(4)의 출력측에는 압력 유지 밸브(42)가 배열 설치되어 있다(도 2, 도 3). 전동 모터(48)의 샤프트가 회전하면, 감속기(47)에서 감속되어 토크가 증대하고, 풀리(461, 463)와 전동 벨트(462)와 볼나사(44)와 플런저(45)로 이루어지는 운동 변환 기구(49)가 전동 모터(48)의 회전운동을 플런저(45)의 왕복운동으로 변환한다. 그리고, 체크 밸브(43)로부터 급액된 확관액(W1)이 플런저(45)의 왕복운동에 의해 증압되어 초고압의 확관액(W2)으로 되고, 압력 유지 밸브(42)를 통하여 확관툴부(3)에 송액된다(도 1∼도 3).

도 2에 도시하는 예에서는, 압력 유지 밸브(42)와 플런저(45) 사이의 위치에 체크 밸브(43)가 배치되어 있다. 그리고, 압력 유지 밸브(42)가 증압기(4)의 출력단(도 2의 최상부)에 있다.

본 실시형태에 의하면, 증압기(4)에 의해, 배관 구성이 단순화된 것으로 되어, 초고압 확관액(W2)을 확관툴부(3)에 송액할 때, 전달 로스를 최소로 한 합리적인 배치 구성으로 된다.

본 실시형태에 의하면, 전동 모터 방식의 증압기(4)로 함으로써, 확관액(W1)을 원하는 압력으로 정확하고 또한 재현성 좋게 가압 제어할 수 있다. 게다가, 전동 모터 방식이기 때문에, 유압 방식과 같이 오일 누설되는 일이 없다. 본 실시형태에서는 전동 모터(48)로서 서보 모터를 채용하고 있다. 서보 모터(48)로 함으로써, 통상의 전동 모터에 비해, 속도 응답 성능이 우수하여, 기동 토크가 크고, 저속 회전시에도 토크 불균일이 적은 등의 양호한 특성이 얻어지기 때문이다.

확관툴부(3)는 증압기(4)에 의해 가압된 초고압의 확관액(W2)을 확관 성형을 하는 시일부(9)에 주입한다. 본 실시형태에서는, 작업자의 중량 부담을 적게 하여 작업성을 향상시키기 위하여, 건 형상(권총 형상)의 확관툴부(3)로 하고 있고(도 4), 내압 호스(11) 및 신호 케이블(12)을 통하여 확관툴부(3)와 본체(2)가 연결되어 있다(도 1, 도 6). 도 4에 도시하는 부호 33은 스위블 기구이며, 스위블 기구(33)는 내압 호스(11)를 회전 자유롭게 유통로(322)에 연결하는 기구이다.

도 5는 확관툴부(3)에 장착하는 시일부(9)의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다. 시일부(9)는 튜브 형상으로 되어 있다. 보일러나 컨덴서 등의 열교환기의 튜브(109)와 관판(108)을 접합하기 위하여, 액압식 확관 장치(1)는 수천 기압까지 증압한 액체(W2)를 아쿠아 튜브(107)에 공급하고, 상기 튜브 내면으로부터 초고압의 압력(P2)으로 직접 작용시켜 튜브(109)를 확관한다. 상기 튜브(109)의 재질, 형상 및 사이즈에 맞추어 시일부(9)는 변형 풍부하게 준비되어 있고, 부착물로서 착탈 자유롭게 확관툴부(3)에 장착된다.

본체(2)에는 서보 모터(48)에 흘리는 전류를 제어함으로써 서보 모터(48)의 토크를 제어하는 컨트롤러(7)가 내장되어 있고, 컨트롤러(7)에 의해 서보 모터(48)의 토크값으로부터 증압기(4)에 의해 증압된 상기 확관액(W2)의 압력값이 연산되어 상기 압력이 제어되는 구성으로 되어 있다(도 1). 본 실시형태에 의하면, 종래 설치하고 있던 고가의 압력 변환기를 사용하지 않아도 확관액(W2)의 압력 제어가 가능하게 된다. 또한 컨트롤러(7)는 압력값이나 확관 상황에 따라 서보 모터(48)의 회전속도를 제어하는 구성으로 되어 있고, 이것에 의해, 플런저(48)의 스트로크 속도도 제어 가능하게 되어, 보다 정확하게 확관 성형에 있어서의 압력값을 제어할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 압력 변환기를 사용하지 않고 압력값의 제어를 가능하게 하고 있지만, 물론 압력 변환기를 사용해도 되고, 그 경우에는 또한 보다 정확한 압력 제어가 가능하게 된다.

본 실시형태에서는, 작업자의 중량 부담을 적게 하여 작업성을 향상시키기 위하여, 건 형상(권총 형상)의 확관툴부(3)로 하고 있고(도 4), 내압 호스(11) 및 신호 케이블(12)을 통하여 확관툴부(3)와 본체(2)가 연결되어 있다(도 1, 도 6). 도 4에 도시하는 부호 33은 스위블 기구이며, 스위블 기구(33)는 내압 호스(11)를 회전 자유롭게 유통로(322)에 연결하는 기구이다.

도 5는 확관툴부(3)에 장착하는 시일부(9)의 내부 구조를 측면측에서 본 주요부 투시도이다. 시일부(9)는 튜브 형상으로 되어 있다. 보일러나 컨덴서 등의 열교환기의 튜브(109)와 관판(108)을 접합하기 위하여, 액압식 확관 장치(1)는 수천 기압까지 증압한 액체(W2)를 시일부(9) 내의 아쿠아 튜브(107)에 공급하여 상기 튜브 내면으로부터 초고압의 압력(P2)으로 직접 작용시켜 튜브(109)를 확관한다. 상기 튜브(109)의 재질, 형상 및 사이즈에 맞추어 시일부(9)의 재질, 형상 및 사이즈는 변형이 풍부하게 준비되어 있고, 부착물로서 착탈 자유롭게 확관툴부(3)에 장착된다.

본체(2)에는 서보 모터(48)에 흘리는 전류를 제어함으로써 서보 모터(48)의 토크를 제어하는 컨트롤러(7)가 내장되어 있어, 컨트롤러(7)에 의해 서보 모터(48)의 토크값으로부터 상기 확관 성형을 할 때의 압력값이 연산되어 상기 압력이 제어되는 구성으로 되어 있다(도 1). 본 실시형태에 의하면, 종래 설치하고 있던 고가의 압력 변환기가 불필요하게 되어, 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

본체(2)에는 상기 확관 성형을 할 때의 압력값을 표시하는 표시기(8)가 구비되어 있고, 컨트롤러(7)에 의해 서보 모터(48)의 토크값으로부터 상기 압력값이 연산되고 상기 압력값이 표시기(8)에 표시되는 구성으로 되어 있다(도 1). 본 실시형태에 의하면, 압력값이 숫자나 그래프로 표시되므로, 작업자는 상기 확관 성형을 할 때의 압력값을 용이하게 파악하면서 작업할 수 있다. 표시기(8)는 터치패널식의 액정화면으로 되어 있어, 조작성을 향상시키고 있다.

본체(2)에는 압력 유지 밸브(42)를 에어 제어하는 공기식 제어 밸브(5)가 구비되어 있고, 이 제어 밸브(5)로부터의 에어(A1)의 공급에 의해 압력 유지 밸브(42)가 닫히고 증압기(4)로부터 초고압의 확관액(W2)이 확관툴부(3)에 주입되고, 또한 확관툴부(3)로부터 시일부(9)에 주입된 초고압의 확관액(W2)의 압력(P2)에 의해 시일부(9)가 삽입된 튜브(109)가 확관되고, 그 후, 제어 밸브(5)로부터의 에어 공급이 정지되어 압력 유지 밸브(42)가 열려 확관액(W1)으로 되어 감압 배수구(422)로부터 급액 탱크(6)로 되돌려지는 구성으로 되어 있다(도 1).

본 실시형태에서는, 증압기(4)가 급액 탱크(6)로부터 확관액(W1)을 자급하는 구성으로 되어 있다(도 1). 이것은, 주로, 증압기(4) 주변의 유체 회로를 단순화하면서 증압기(4)의 체크 밸브(43)의 시일성을 높인 것에 의한다. 본 실시형태에 의해, 확관액(W1)을 증압기(4)에 공급하기 위한 급액 펌프가 불필요하게 되어, 동절기에 급액 펌프 내의 물이 동결하여 장치 고장의 원인이 되는 등의 트러블이 없어져, 장치의 메인터넌스가 용이하게 된다. 또한 장치의 부품수가 삭감됨으로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

(작업 수순)

본 실시형태의 액압식 확관 장치(1)를 사용한 작업 수순에 대하여 이하에 설명한다. 여기에서는, 확관액(W1)은 물이다. 우선, 본체(2)의 전원 스위치를 넣는다. 다음에 본체(2)에 에어를 공급하고, 준비 완료 버튼을 누른다. 그리고, 본체(2)의 터치패널(8)에 표시되는 에어빼기 버튼을 눌러 증압기(4) 내의 에어빼기를 행한다. 에어빼기는 서보 모터(48)가 작동하여 플런저(45)가 왕복운동하고, 급수 탱크(6)로부터 확관액(W1)을 흡입하여 압력 유지 밸브(42)의 감압 배수구(422)를 통하여 급수 탱크(6)에 에어와 함께 토출한다. 다음에 터치패널(8)에서 확관압력(P2)을 설정한다. 그리고, 확관툴부(3)의 출력측(도 4에서는 좌측)에 시일부(9)를 장착하고, 열교환기 등의 튜브(109)에 시일부(9)를 삽입한다. 그리고, 확관툴부(3) 근처의 확관 버튼(39)을 계속 눌러(도 4를 참조) 확관 작업을 행한다. 확관 작업은 압력 유지 밸브(42)에 에어(A1)가 공급되어 밸브가 닫힌 후, 증압기(4)가 작동하여, 압력 유지 밸브(42)의 초고압 토출구(421)를 통하여 확관툴부(3)에 초고압의 확관액(W2)이 송액되고, 시일부(9)의 아쿠아 튜브(107)에 초고압의 확관액(W2)이 공급되고, 초고압의 압력(P2)에 의해 튜브(109)가 확관된다. 확관압력(P2)에 도달하면 수초간(1∼3초간) 그 압력(P2)을 유지한 후, 확관 종료 버저가 울리고, 압력 유지 밸브(42)가 열리고 감압된다. 그리고, 확관 버튼(39)에서 손을 뗀 후, 튜브(109)로부터 시일부(9)를 빼내고, 다음의 튜브(109)에 삽입하고, 확관툴부(3) 근처의 확관 버튼(39)을 계속 눌러 확관 작업을 반복한다.

또한, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 각종 변형에 따라 사양을 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 공기식 제어 밸브(5)에 의해 압력 유지 밸브(42)를 제어하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 전기식 제어 밸브에 의해 압력 유지 밸브(42)를 제어해도 된다. 이와 같이 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

1 액압식 확관 장치
2 본체
3 확관툴부
4 증압기
5 제어 밸브
6 급액 탱크
7 컨트롤러
8 표시기
9 시일부
11 내압 호스
41 증압기의 케이싱
42 압력 유지 밸브
43 체크 밸브
45 플런저
48 전동 모터(서보 모터)
49 운동 변환 기구
W1 확관액
W2 초고압의 확관액(초고압 확관액)

Claims (9)

1. 확관액을 저류하는 급액 탱크와, 유압을 사용하지 않고 상기 확관액을 증압하여 초고압 확관액으로 만드는 증압기와, 상기 초고압 확관액을 확관 성형을 하는 시일부에 주입하는 확관툴부를 구비하고, 상기 증압기에는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 운동 변환 기구와, 에어가 공급되는 압력 유지 밸브가 구비되어 있고,
   상기 압력 유지 밸브는 에어빼기를 할 수 있는 감압 배수구와, 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 송액하기 위한 초고압 토출구를 구비하고,
   상기 압력 유지 밸브는 상기 증압기의 출력단측에 상기 증압기와 일체로 되어서 배치되고,
   상기 전동 모터의 토크를 제어함으로써 상기 초고압 확관액의 압력값을 제어하고, 또한, 상기 전동 모터의 회전 속도를 제어함으로써 상기 운동 변환 기구에 있어서의 플런저의 스트로크 속도를 제어하는 컨트롤러가 구비되고,
   상기 압력 유지 밸브를 통하여 상기 초고압 확관액을 상기 확관툴부에 유압을 사용하지 않고 송액하는 구성인 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 증압기에는 체크 밸브가 내장되어 있고, 상기 증압기가 상기 체크 밸브를 통하여 상기 급액 탱크로부터, 급액 펌프를 통하지 않고 상기 확관액을 자급하고, 상기 감압 배수구를 통하여 상기 확관액을 상기 급액 탱크로 되돌려서 에어빼기하는 구성인 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 압력 유지 밸브와 상기 감압 배수구와 상기 초고압 토출구는 상기 출력단측의 케이싱에 인접하여 배치되고, 상기 압력 유지 밸브와 상기 운동 변환 기구에서의 플런저와의 사이의 위치에 상기 체크 밸브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전동 모터가 서보 모터이며, 상기 전동 모터와 상기 플런저는 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 컨트롤러에 의해 상기 서보 모터의 토크값으로부터 연산된 상기 초고압 확관액의 압력값을 표시하는 표시기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 유지 밸브의 에어 공급을 제어하기 위한 공기식 제어 밸브 또는 전기식 제어 밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액압식 확관 장치.
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