KR101993080B1 - 비정형 곡선 튜브 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 곡률을 가지는 비정형 튜브를 성형하는 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치는 단면이 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양으로 형성되어 튜브(T)가 안착되는 복수 개의 기본 블럭(10); 상기 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 덮는 덮개(20); 상기 기본 블럭(10)들을 연결하는 연결대(30); 일단이 상기 기본 블럭(10)이나 연결대(30)에 결합되어 상기 기본 블럭(10)들을 공중 지지하는 지지대(40) 및 상기 튜브(T)의 일단을 고정하는 클램프(60)로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

비정형 곡선 튜브 성형장치 {ATYPICAL CURVED TUBE FORMING APPARATUS}

본 발명은 비정형 곡선 튜브 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 곡률을 가지는 비정형 튜브를 성형하는 장치에 관한 것이다.

튜브는 유체를 이동시킬 수 있는 속이 빈 긴 관으로서, 냉장고 등의 가전제품이나, 상하수도 등의 생활시설, 자동차 등의 기계장치에 흔히 사용된다. 특히 자동차의 경우 엔진, 라디에이터, 동력전달축, 차체 등의 구성요소들이 밀집해 있기 때문에 튜브가 엔진 등을 피해 배치될 필요가 있어 차량의 내부 구조에 따라 다양한 곡률을 가지는 비정형 튜브가 요구된다.

튜브에 곡률을 부여하기 위한 방법으로는 처음부터 곡률이 있는 튜브 성형틀을 이용하는 것, 직선형 튜브를 구부리는 것 등이 있다.

‘특허문헌 1’에는 이러한 곡선형 튜브를 성형하기 위한 튜브 성형장치가 개시되어 있고, 도 1은 그 사용상태도이다.

종래의 튜브 성형장치는 튜브 지지부재(1)에 튜브(T)를 안착시킨 후, 원주면이 형성된 튜브안내부재(3)에 가압 성형부재(5)를 접근시킴으로써 튜브(T)가 튜브안내부재(3)와 가압 성형부재(5) 사이에서 구부러지도록 함으로써 튜브(T)에 곡률을 부여한다.

그러나 이러한 종래의 튜브 성형장치는 요구되는 곡률에 따라 사람이 수동으로 성형핸들 부재(7)로 가압 성형부재(5)를 가압조작해야 하므로 일정한 곡률을 가지는 튜브의 제조가 어려워 자동차와 같이 동일 형상, 동일 품질의 튜브가 요구되는 장치에 공급하기 어려운 문제가 있다.

또한 튜브(T)에 다양한 곡선부분이 요구되는 경우, 곡선부분마다 튜브(T)를 튜브안내부재(3)와 가압 성형부재(5) 사이에 안착시킨 후 구부려야 하므로, 제작에 시간과 노동력이 많이 필요할 뿐만 아니라, 곡선부분의 위치 편차가 발생되는 문제점이 있다.

KR 10-2013-0025108 A (2013. 3. 11.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 비정형 곡선 튜브를 균일한 품질로 쉽게 제작할 수 있는 튜브 성형장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치는 단면이 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양으로 형성되어 튜브가 안착되는 복수 개의 기본 블럭; 상기 기본 블럭의 개방된 상면을 덮는 덮개; 상기 기본 블럭들을 연결하는 연결대; 일단이 상기 기본 블럭이나 연결대에 결합되어 상기 기본 블럭들을 공중 지지하는 지지대 및 상기 튜브의 일단을 고정하는 클램프로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치는 다양한 곡률을 가지는 곡선 튜브를 품질의 편차 없이 제작할 수 있다.

또한 차량 등의 내부 구조에 맞추어 다양한 형태로 제작되어야 하는 튜브 성형장치를 기본 블럭의 조합으로 쉽게 제작할 수 있다.

도 1은 종래의 튜브 성형장치의 사용상태도
도 2는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치의 부분확대도
도 4는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 구성하는 기본 블럭의 예시도
도 5는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 구성하는 기본 블럭의 분해사시도
도 6은 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치의 사용상태도
도 7은 도 6의 A-A′ 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치의 사시도이다. 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치는 기본 블럭(10), 덮개(20), 연결대(30), 지지대(40) 및 클램프(60)로 구성되어, 열가소성 재질인 튜브의 일단을 클램프(60)에 고정하고 기본 블럭(10)과 덮개(20) 사이로 튜브를 관통시킨 후 열을 가했다가 냉각시킴으로써 곡선 튜브를 성형한다. 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치는 받침대(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

기본 블럭(10)은 곡선 튜브(T)의 곡률에 따라 다양한 곡률로 형성되어 튜브(T)가 안착되는 구성요소로서, 그 단면이 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양(대체로 ‘ㄷ’자 모양이고, 아래에서 설명할 작은 옆판 사이에 형성되는 공간 부분에서 ‘ㄴ’자 모양이 된다)으로 형성된다. 도 3은 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치에서 기본 블럭(10)들이 연결된 것을 확대 도시한 것인데, 가령 도 3에 도시된 것과 같이 90°, 120°, 150°로 구부러진 기본 블럭(10)이 수직(도 3의 a, c 부분), 수평(도 3의 b 부분) 또는 대각방향으로 연속적으로 배치됨으로써 임의 형태의 곡선 튜브를 제작할 수 있다.

도 4는 기본 블럭(10)의 예시도로서, 도 4(a) 내지 4(d)와 같은 곡선 긴 블럭, 도 4(e)와 같은 직선 긴 블럭, 도 4(f)와 같은 직선 연결 블럭, 도 4(g), 도 4(h)와 같은 곡선 연결 블럭 등이 있을 수 있다.

이중에서 긴 블럭은 튜브에 곡률을 부여하기 위해 가이드하는 블럭이고, 연결 블럭은 2개의 긴 블럭을 직선 또는 곡선으로 연결하는 짧은 블럭(물론 짧은 블럭도 튜브를 가이드한다)이다. 가령 도 4(a)의 120° 구부러진 긴 블럭과 도 4(e)의 직선 긴 블럭을 90° 각도로 연결하고자 하는 경우 도 4(h)의 곡선 연결 블럭이 매개될 수 있다.

즉, 본 발명의 제작장치는 기본 블럭(10)들을 요구되는 튜브의 형상에 맞추어 연결함으로써 다양한 형상의 곡선 튜브의 성형을 가능케 한다.

도 5는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 구성하는 기본 블럭의 분해사시도로서, 기본 블럭(10)은 금속재질의 바닥판(12)과 바닥판(12) 양쪽에 수직으로 결합되는 금속재질의 옆판(14)으로 구성된다. 본 발명에서 기본 블럭(10)을 3개 이상의 판으로 구성하는 이유는 비정형 곡선 형상에 대응되는 기본 블럭(10)의 제작을 간편하게 하기 위해서이다.

바닥판(12) 및 옆판(14)의 두께를 t, 바닥판(12)의 폭을 w, 옆판(14)의 폭을 h라 할 때, 바닥판(12) 및 옆판(14)의 규격은 w = h + t 또는 h = w + t의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 바닥판(12)의 양옆 가장자리의 옆 또는 위에 옆판(14)을 결합했을 때 생성되는 ‘ㄷ’자 모양의 내부가 정사각형이 되어야 튜브(T)를 가열 성형했을 때 튜프(T)가 어느 한 방향으로 이지러져 타원형이 되지 않기 때문이다. 일반적인 자동차용 튜브의 성형에는 t = 3㎜, w = 14㎜, h= 11㎜가 적합한 것으로 실험에 의해 확인되었다.

만약 기본 블럭(10)을 하나의 금속판을 구부려 제작하려고 하면 곡률이 있는 부분에서 굽힘이 어려워져 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양의 단면이 이지러지거나, 곡률이 바뀜에 따라 제각각의 기본 블럭(10)을 제작해야 하는 비효율성이 있다. 본 발명과 같이 바닥판(12)의 양쪽에 옆판(14)을 결합하는 방법으로 기본 블럭(10)을 구성하는 경우, 판을 굽힐 필요가 없고, 기본 블럭의 단면이 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양으로 깨끗하게 구현된다. 즉, 본 발명에서는 바닥판(12)과 옆판(14)의 용접이라는 공정이 필요하지만, 이러한 용접과정이 하나의 금속판을 구부리는 것보다 시간소요와 투입노동력이 적다. 특히 기본 블럭(10)을 품질 편차 없이 생산 가능한 점에서 효과가 크다.

기본 블럭(10) 중 긴 블럭의 옆판(14)은 2개 이상의 작은 옆판(16)으로 구성될 수 있다. 즉, 2개 이상의 작은 옆판(16)을 이격시켜 바닥판(12)에 용접하여 작은 옆판(16) 사이에 공간(d)을 형성함으로써, 성형이 완료된 곡선 튜브(T)를 쉽게 추출할 수 있도록{튜브(T) 성형 시 가열을 하게 되는데, 이때 튜브(T)가 바닥판(12)과 옆판(14)에 밀착되어 만약 공간(d)이 없다면 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 통해 튜브(T)를 추출하기 어렵다} 튜브 제작장치를 구성할 수 있다. 이때, 공간(d)이 기본 블럭(10)의 구부러진 부분에 형성되는 것이 추후 튜브(T)를 추출하기에 용이하다.

옆판(14) 또는 작은 옆판(16)은 양단 또는 어느 일단이 호형으로 형성될 수 있다. 옆판(14) 등의 끝을 호형으로 형성하는 경우 성형이 완료된 곡선 튜브(T)의 추출이 쉬울 뿐만 아니라 작업자가 날카로운 옆판(14)에 상처를 입는 사고를 방지하는 효과가 있다. 특히 작은 옆판(16) 사이에 형성되는 공간(d)을 통해 튜브(T)를 빼내는 경우가 많으므로, 작은 옆판(16)의 공간(d) 쪽에 있는 일단을 호형으로 형성하는 것이 좋다.

기본 블럭(10)의 바닥판(12)은 사잇각이 90° 내지 150°인 구부러진 평판 및 직선형 평판으로 형성된다. 그리고 옆판(14)은 바닥판(12)의 구부러진 각도에 대응되게, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이 사잇각 90°로 구부러진 바닥판(12)에는 사잇각 90°로 면이 구부러져 형성된다. 필요 시 옆판(14)은 2개 이상의 작은 옆판(16)으로 구성될 수 있는데, 작은 옆판(16)의 경우 작은 옆판(16)의 배치에 의해 사잇각을 형성할 수 있으므로, 도 5에 도시된 것과 같이 직선형으로 구성되어도 무방하나, 완만한 곡선형으로 구성될 수도 있다. 기본 블럭(10)의 바닥판(12)과 옆판(14)은 다양한 사잇각을 가지는 것의 조합으로 구성되어야 한다. 왜냐하면, 요구되는 튜브의 곡률에 대응되는 사잇각으로 기본 블럭(10)을 배치해야 하기 때문이다. 실무적으로 바닥판(12)과 옆판(14)은 사잇각 90° 내지 150° 구간에서 2° 간격으로, 그리고 직선형 평판으로 구비되면 충분하다.

덮개(20)는 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 덮어 기본 블럭(10)과 덮개(20)에 의해 형성되는 공간에 튜브를 구속하는 구성요소로서, 윗판(22)과 힌지(24)로 구성되고, 기본 블럭(10)에 힌지 결합되어 회전 시 윗판(22)이 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 막을 수 있다. 따라서 윗판(22)의 형상은 대응되는 바닥판(12)의 형상과 동일하다.

연결대(30)는 기본 블럭(10)을 연결하는 구성요소로서, 금속봉 또는 금속판일 수 있다. 연결대(30)가 기본 블럭(10) 사이에 용접됨으로써 기본 블럭(10)이 튜브 형상을 유지한 채로 고정될 수 있다.

지지대(40)는 연결대(30)로 연결된 기본 블럭(10)들을 지지하는 구성요소이다. 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치에 의해 제작되는 튜브는 상하좌우 또는 대각방향으로 굽어지는 형상이기 때문에, 즉 평면 위에 형성되는 것이 아니기 때문에 기본 블럭(10)들이 공중에서 지지되어야 한다. 따라서 지지대(40)의 일단이 기본 블럭(10)이나 연결대(30)에 용접되어 기본 블럭(10)들을 공중 지지한다.

받침대(50)는 지지대(40)의 타단이 연결되는 구성요소로서 경우에 따라서는 필요가 없을 수도 있다{가령 다른 구조물에 지지대(40)의 타단을 결합하는 경우}. 그러나 대개 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 바닥이나 작업테이블에 놓기 때문에 받침대(50)가 필요한 경우가 많다. 받침대(50)는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치가 안정적으로 설치되어 유지되기만 하면 모양이나 재질에 큰 제약은 없다. 도 2에는 사다리형상의 받침대(50)가 도시되어 있음을 알 수 있다.

클램프(60)는 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치의 양쪽 끝에 있는 기본 블럭(10) 중 어느 하나에 인접설치되어 튜브(T)를 고정하는 구성요소이다. 본 발명에 따른 비정형 곡선 튜브 성형장치를 이용한 작업은 튜브를 기본 블럭(10)에 강제 삽입 후 덮개(20)를 덮고 가열과 냉각을 거쳐 이루어지는데, 튜브의 끝단이 고정되어 있지 않으면 튜브를 기본 블럭(10)에 강제 삽입하는 과정에서 튜브가 전후로 이동하게 되어 튜브가 원하는대로 성형되지 않는 문제가 발생된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 클램프(60)를 설치하고 도 6에 도시된 바와 같이 튜브(T)의 일단을 클램프(60)에 물린 후 기본 블럭(10)을 따라가면서 튜브를 강제 삽입하는 것이다. 당연한 것이지만, 본 발명에서 성형하는 대상이 되는 튜브는 고무와 같은 연질은 아니지만 어느 정도 굽힘이 가능하고 열을 가하면 부드러워지고 냉각시키면 굳는 열가소성 재질이다.

도 7은 바닥판(12)과 옆판(14)으로 이루어진 ‘ㄷ’자 모양의 공간에 튜브(T)가 삽입된 상태를 도시한 도 6의 A-A′ 단면도이다. 윗판(22)을 덮는 경우 기본 블럭(10)의 개방된 윗면이 폐쇄되므로 열을 가했을 때 연성이 부여된 튜브(T)가 기본 블럭(10) 바깥으로 돌출되지 않아, 튜브(T)의 단면이 원형으로 유지된다.

10 기본 블럭 12 바닥판
14 옆판 16 작은 옆판
20 덮개 22 윗판
24 힌지 30 연결대
40 지지대 50 받침대
60 클램프

Claims (6)

1. 단면이 ‘ㄷ’자 또는 ‘ㄴ’자 모양으로 형성되어 튜브(T)가 안착되는 복수 개의 기본 블럭(10);
   상기 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 덮는 덮개(20);
   상기 기본 블럭(10)들을 연결하는 연결대(30);
   일단이 상기 기본 블럭(10)이나 연결대(30)에 결합되어 상기 기본 블럭(10)들을 공중 지지하는 지지대(40) 및
   상기 튜브(T)의 일단을 고정하는 클램프(60)로 구성되고,
   상기 기본 블럭(10)이 사잇각이 90° 내지 150°인 구부러진 평판 또는 직선형 평판으로서 폭 14㎜, 두께 3㎜인 금속재질 바닥판(12)과 상기 바닥판(12)의 구부러진 각도에 대응되게 면이 구부러져 형성되는 평판으로서 상기 바닥판(12) 양쪽에 수직으로 결합되는 폭 11㎜, 두께 3㎜인 금속재질 옆판(14)으로 구성되며,
   상기 옆판(14)이 2개 이상의 작은 옆판(16)으로 구성되어, 상기 2개 이상의 작은 옆판(16)이 서로 이격된 상태에서 상기 바닥판(12)에 결합되어 상기 작은 옆판(16) 사이에 공간(d)이 형성되고,
   상기 작은 옆판(16)의 공간(d) 쪽 일단이 호형으로 형성되며,
   상기 덮개(20)가 상기 바닥판(12)의 형상과 동일한 윗판(22)과 힌지(24)로 구성되고, 상기 기본 블럭(10)에 힌지 결합되어 회전 시 상기 윗판(22)이 상기 기본 블럭(10)의 개방된 상면을 막으며,
   상기 복수 개의 기본 블럭(10)이 2차원 평면이 아닌 3차원 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 비정형 곡선 튜브 성형장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 클램프(60)가 상기 비정형 곡선 튜브 성형장치의 양쪽 끝에 있는 기본 블럭(10) 중 어느 하나에 인접 설치되는 것을 특징으로 하는 비정형 곡선 튜브 성형장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 바닥판(12)과 옆판(14)이 사잇각 90° 내지 150° 구간에서 2° 간격으로 형성된 판과 직선형 평판의 조합에서 선택되는 것을 특징으로 하는 비정형 곡선 튜브 성형장치.

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