KR102360360B1 - 튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 지지 장치 및 이러한 지지 장치를 포함하는 튜브 작업 머신 - Google Patents

튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 지지 장치 및 이러한 지지 장치를 포함하는 튜브 작업 머신 Download PDF

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Abstract

튜브(T)의 길이 방향 축(x)의 방향에 대해 횡 방향으로 지향되는 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 회전하기 위해, 일 단부가 머신(10)의 베이스(12)에 의해 회전 가능하게 지지되는 피봇 암(22); 피봇 암(22)의 반대편 단부에 장착되고, 제 1 회전 축(y1)에 평행하게 지향되는 축을 갖는 실린더 롤러(24); 제 1 회전 축(y1)에 평행한 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 회전하기 위해 피봇 암(22)의 자유 단부에 회전 가능하게 장착되는 가변-프로파일 지지 부재(26); 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 피봇 암(22)의 각도 포지션을 제어하기 위한 제 1 구동 시스템(28, 36, 38); 및 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)의 각도 포지션을 제어하기 위한 제 2 구동 시스템(42, 44, 46, 48, 50)을 포함하는 지지 장치(20).

Description

튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 지지 장치 및 이러한 지지 장치를 포함하는 튜브 작업 머신{SUPPORT DEVICE FOR SUPPORTING A TUBE ON A TUBE WORKING MACHINE, PARTICULARLY A LASER TUBE CUTTING MACHINE, AND TUBE WORKING MACHINE COMPRISING SUCH A SUPPORT DEVICE}
본 발명은 튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위해 사용되도록 의도되는 지지 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 레이저 튜브 커팅 머신에 사용되도록 의도되는 지지 장치에 관한 것이다. 작업될 튜브는 그 후방 단부(꼬리 단부)에서 튜브-운반 캐리지에 의해 파지되고, 작업 영역의 근방에 안내 및 지지되고, 작업 헤드는 집속된 레이저 빔의 수단, 소위 스테디 레스트(steady rest)에 의해 튜브 상에 상정된 작업 작동들을 수행하고, 튜브-운반 캐리지는 튜브의 공급 동작을 제어하기 위해 튜브의 길이 방향 축의 방향으로 이동 가능하고, 또한 튜브의 길이 방향 축을 중심으로 튜브의 회전 운동을 제어하도록 마련되고, 스테디 레스트는 일반적으로 머신의 베이스 상에 고정된 포지션에 장착된다.
이러한 유형의 머신들, 특히 소형 내지 중형 크기의 머신들의 경우, 특히, 튜브가 유연할 때(예를 들어, 작은 직경의 튜브), (일반적으로 6 내지 8 미터 길이인) 튜브의 전체 길이에 걸쳐 튜브의 적절한 지지가 요구된다. 이를 위해, 튜브-운반 캐리지 및 스테디 레스트 사이에서 작업될 튜브를 지지하도록 지지 장치들이 머신에 제공되고, 튜브의 축은 유지될 수 있고, 즉 튜브의 길이 방향 축은 튜브-운반 캐리지 및 스테디 레스트에 의해 정의되는 축과 정렬될 수 있다. 스테디 레스트를 향해 이동하는 튜브-운반 캐리지와의 간섭을 피하기 위해, 이러한 지지 장치들은 튜브가 공급될 때 순차적으로 낮춰질 수 있어야 한다.
튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 다양한 지지 장치들이 공지되어 있다.
공지된 제 1 솔루션에 따르면, 지지 장치는 피봇 암의 단부에 지지되는 실린더 롤러를 포함한다. 이 경우, 피봇 암의 회전은 수치적으로 제어되어 롤러를 원하는 높이에 위치시킨다. 이러한 지지 장치는 비 원형 단면을 갖는 튜브들에 특히 적합하고, 튜브-운반 캐리지에 의해 튜브가 회전될 때에도 튜브를 축 방향으로 유지할 수 있다. 그러나 이러한 지지 장치는 튜브가 측 방향으로 작업되도록 튜브를 보유할 수 있다.
다른 공지된 솔루션에 따르면, 지지 장치는, 작업될 튜브에 대해 횡 방향으로 연장되는, 즉 튜브의 길이 방향 축에 수직인 평면에 놓이는 수평 회전 축에 대해 회전 가능하게 지지되는 지지 부재를 포함한다. 지지 부재는 튜브를 수용하기 위한 공동을 구비하고, 공동은 회전 축을 중심으로 지지 부재의 각도 포지션에 따라 직경이 변하는 원주의 아크와 같은 형상인 단면 프로파일을 갖는다. 보다 구체적으로, 공동은 주어진 방향으로 지지 부재의 회전에 따라 원주의 아크 프로파일의 직경이 연속적으로 증가하는 방식으로 형성된다. 회전 축을 중심으로 지지 부재의 각도 포지션을 제어함으로써, 작업될 튜브를 지지하기에 적합한 공동의 프로파일을 설정하는 것이 가능하다. 이러한 지지 부재는 작업될 튜브의 크기에 적응할 수 있을 뿐만 아니라, 튜브를 측 방향으로 보유할 수 있다. 한편, 이러한 지지 부재는 특별한 기계 가공을 필요로 하므로 특히 고가이고, 또한 공동의 표면 상에서 슬라이딩 하는 튜브에 의해 야기되는 마찰로 인해 공동이 쉽게 마모될 수 있다. 따라서, 지지 장치의 공지된 솔루션은 무겁고 크고 및/또는 매우 거친 표면을 갖는 튜브와 함께 사용하기보다는, 가볍고 유연한 튜브들과 함께 사용되기에 적합하다.
본 발명의 목적은 앞서 논의된 종래 기술의 결점들에 영향을 받지 않고, 여러 유형의 튜브들과 함께 작동할 수 있는 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 지지 장치를 제공하는 것이다.
이 목적 및 다른 목적은 첨부된 독립항 1항에 규정된 특징들을 갖는 지지 장치에 의해 완전히 달성된다.
본 발명의 유리한 실시 예들은 종속항들에서 정의되고, 종속항들의 대상은 다음의 설명의 필수적이고 통합되는 파트를 형성하는 것으로 이해될 수 있다.
요약하면, 본 발명은,
작업될 튜브의 횡 방향으로 지향되는 제 1 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 피봇 암,
피봇 암의 자유 단부에 장착되고, 제 1 회전 축에 평행하게 지향되는 축을 갖는 실린더 롤러,
제 1 회전 축에 평행한 제 2 회전 축을 중심으로 회전하기 위해 피봇 암의 자유 단부에 장착되는 가변-프로파일 지지 부재 - 지지 부재는 제 2 회전 축을 중심으로 한 회전에 의해 작업 포지션 및 비-작업 포지션 사이에서 움직일 수 있고, 작업 포지션에서 지지 부재는 작업될 튜브를 상기 제 2 회전 축을 중심으로 한 지지 부재의 회전에 의해 선택 가능한 주어진 프로파일로 지지할 수 있고, 비-작업 포지션에서 지지 부재는 실린더 롤러 아래에 배치되고, 작업될 튜브가 실린더 롤러에 의해 지지되도록 허용할 수 있음 -,
제 1 회전 축을 중심으로 피봇 암의 각도 포지션을 제어하기 위한 제 1 구동 시스템,
제 2 회전 축을 중심으로 지지 부재의 각도 포지션을 제어하기 위한 제 2 구동 시스템,
을 포함하는 지지 장치를 제공한다는 아이디어에 기초한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 지지 장치는 작업될 튜브에 따라 실린더 롤러 또는 가변-프로파일 지지 부재를 대안적으로 사용할 수 있게 하고, 예를 들어, 유연한 및/또는 더 작은 튜브들을 가변-프로파일 지지 부재를 사용하고, 강직한 및/또는 더 큰 튜브들을 지지하기 위해 실린더 롤러를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 다수의 지지 장치들이 설치된 머신에서, 예를 들어, 작업될 튜브의 특성에 따라, 일부 지지 장치들을 위해 가변-프로파일 지지 부재를 사용하고, 동시에 나머지 지지 장치들을 위해 실린더 롤러를 사용할 수 있다. 일부 유형의 튜브들의 경우, 예를 들어, 가변-프로파일 지지 부재를 오직 스테디 레스트의 근방의 하나 이상의 지지 장치들을 위해 사용하고, 대신에 나머지 지지 장치들을 위해 실린더 롤러를 사용함으로써, 곧 스테디 레스트로 진행하는 튜브의 부분에서만 가변-프로파일 지지 부재의 수단에 의해 측 방향으로 튜브를 보유할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여, 순전히 비-제한적인 예로서 주어진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업될 튜브를 지지하기 위해 지지 장치들이 제공된 레이저 튜브 커팅 머신의 후방 부분(튜브-운반 캐리지 측) 및 전방 부분(작업 헤드 측)을 각각 도시하는 측면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 장치의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 지지 부재의 제 1 각도 포지션에서, 도 2의 지지 장치의 가변-프로파일 지지 부재의 측면도 및 정면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 지지 부재의 제 2 각도 포지션에서, 도 2의 지지 장치의 가변-프로파일 지지 부재의 측면도 및 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 지지 부재의 제 3 각도 포지션에서, 도 2의 지지 장치의 가변-프로파일 지지 부재의 측면도 및 정면도이다.
도 6 및 도 7은 도 1a 및 도 1b의 머신의 2개의 상이한 지지 장치들의 상부 부분을 도시하는 정면도이고, 그 중 첫 번째 기계가 작동 상태일 때 작업될 튜브는 장치의 실린더 롤러 상에 놓여있고, 두 번째 기계가 작동 상태일 때 작업될 튜브는 장치의 가변-프로파일 지지 부재 상에 놓여있다.
도 8 내지 도 12는 상이한 작동 상태들에서의 도 2의 지지 장치를 도시한 측면도들이다.
도 13은 도 2의 지지 장치의 정면도이다.
도 14는 도 1a 및 도 1b의 머신의 측면도이고, 머신의 지지 장치들의 피봇 암들의 동작을 제어하기 위한 제 2 구동 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 15는 도 1a 및 도 1b의 머신의 측면도이고, 머신의 지지 장치들의 지지 부재들의 동작을 제어하기 위한 제 1 구동 시스템을 개략적으로 도시한다.
이하의 설명 및 청구항들에서, "길이 방향(longitudinal)"이라는 용어는 작업될 튜브의 길이 방향 축과 일치하거나 또는 그에 대해 평행한 방향을 식별하는 데 사용되는 반면, "횡 방향(transverse)"은 작업될 튜브의 길이 방향에 대해 수직인 평면상에 놓이는 방향을 식별하는 데 사용된다. 또한, 지지 장치와 관련하여, "상부" 및 "하부", 또는 "수평" 및 "수직" 등과 같은 용어는 머신 상의 지지 장치의 장착된 상태와 관련하여 사용된 것이다.
먼저 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 지지 장치가 적용 가능한 튜브 작업 머신이 일반적으로 10으로 표시되어 있다. 여기서 제안된 실시 예에서, 머신은 레이저 튜브 커팅 머신이지만, 본 발명은 또한 튜브의 전체 길이 또는 길이의 일부에 걸쳐 작업될 튜브를 지지할 필요가 있는 튜브 작업 기계의 다른 유형들에도 적용 가능하다. 머신(10)은 그 자체로 알려진 방식대로, 베이스(12), 튜브-운반 캐리지(14, tube-carrying carriage), 작업 헤드(16) 및 스테디 레스트(18, steady rest)를 포함한다. 기계(10) 상에 작업될 튜브는 T로 표시되고, 임의의 형상, 예를 들어 원형 또는 정사각형 형상의 단면을 가질 수 있다. 튜브(T)의 길이 방향 축은 x로 표시되어 있다.
튜브-운반 캐리지(14)는 튜브(T)의 길이 방향 축(x)의 방향으로 이동 가능하도록 베이스(12) 상에 장착되어 튜브의 공급 동작(feed movement)을 제어하고, 또한 길이 방향 축(x)을 중심으로 튜브(T)의 회전 동작을 제어하도록 마련된다. 튜브-운반 캐리지(14)는 적절한 클램핑 수단(도시되지 않았지만, 공지된 유형)으로 작업 영역(working area)에 대해 작업될 튜브(T)의 후방 단부, 즉 반대편 단부를 파지(grip)한다. 작업 헤드(16)는, 여기에 도시된 실시 예에서, 튜브(T) 상에 작업 작동들(working operation), 특히 커팅 작동들을 수행하기 위해 집속된 레이저 빔(focused laser beam)을 방출하도록 마련된다. 스테디 레스트(18)는 고정된 포지션에서 작업 헤드(16) 옆의 베이스(12) 상에 장착되고, 또는 작업 영역의 근방에서 튜브(T)를 가이드 및 지지하기 위해, 길이 방향 축(x)의 방향을 따라 특정 동작의 가능성을 갖는다.
머신(10)은, 스테디 레스트(18)의 가이드 수단과 튜브-운반 캐리지(14)의 클램핑 수단에 의해 정의되는 축과 정렬되는 튜브의 길이 방향 축(x)을 유지하기 위해, 튜브-운반 캐리지(14) 및 스테디 레스트(18) 사이에서 튜브(T)를 지지하기 위한 복수 개의 지지 장치들(20, 도시된 예에서는 5개의 지지 장치들)을 더 포함한다.
이제 도 2를 참조하면, 각각의 지지 장치(20)는 기본적으로 피봇 암(22, pivoting arm), 실린더 롤러(24, cylindrical roller) 및 지지 부재(26, support member)를 포함한다.
피봇 암(22)은 수평 방향 및 횡 방향으로(즉, 길이 방향 축(x)에 대해 수직인 방향)으로 지향되는 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 회전하도록, 피봇 암의 제 1 단부가 베이스(12)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 따라서, 피봇 암(22)은 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 한 회전에 의해 완전히 하강된 포지션(도 1a와 관련하여, 튜브-운반 캐리지(14)로부터 스테디 레스트(18)까지의 순서로 제 1 지지 장치(20)의 포지션) 및 최대 상승 포지션(도 1a와 관련하여, 튜브-운반 캐리지(14)로부터 스테디 레스트(18)까지의 순서로 제 2 및 제 3 지지 장치(20)의 포지션) 사이에서 움직임이 가능하다.
제 1 회전 축(y1)을 중심으로 피봇 암(22)의 회전을 제어하기 위해, 지지 장치(20)에는 제 1 구동 시스템이 제공되고, 제 1 구동 시스템은, 예를 들어, 선형 액츄에이터로 구성되고, 일 단부가 머신의 정지된 부분(stationary part), 즉 베이스(12)에 필수적인 부분에 힌지되고, 반대편 단부가 피봇 암(22)에 힌지되는 액츄에이터(28)를 포함하여, 선형 액츄에이터의 신장(extension)은 피봇 암(22)의 회전을 최대 상승 포지션으로 유도하고, 선형 액츄에이터의 수축은 피봇 암(22)의 회전을 완전히 하강된 포지션으로 유도한다. 본원에 도시된 실시 예에 따르면, 선형 액츄에이터(28)는 바디(32) 및 로드(34)를 구비하는 제 1 공압 실린더(30)와, 바디(32`) 및 로드(34`)를 구비하는 제 2 공압 실린더(30`)를 포함한다. 2개의 공압 실린더들(30, 30`)에는 서로 고정되는 각각의 바디들(32, 32`)과, 서로 반대편 측을 향하는 각각의 로드들(34, 34`)이 마련된다. 제 1 공압 실린더(30)의 로드(34)는 베이스(12)에 힌지되고, 제 2 공압 실린더(30`)의 로드(34`)는 피봇 암(22)에 힌지된다. 2개의 공압 실린더들(30, 30`)의 로드들(34, 34`)이 모두 수축될 때(즉, 실린더들(30, 30`) 모두에 가압 하에 공기가 공급되지 않을 때), 도 8에서 도시된 바와 같이, 피봇 암(22)은 완전히 하강된 포지션에 있다. 반면, 2개의 공압 실린더들(30, 30`)의 로드들(34, 34`)이 모두 신장될 때(즉, 실린더들(30, 30`) 모두에 가압 하에 공기가 공급될 때), 예를 들어 도 10에서 도시된 바와 같이, 피봇 암(22)은 최대 상승 포지션에 있다.
제 1 구동 시스템은 선형 액츄에이터(28)가 신장될 때, 즉 공압 실린더들(30, 30`) 모두에 가압 하에 공기가 공급될 때, 예를 들어, 작업될 튜브(T)의 크기에 맞추기 위해 피봇 암(22)의 각도 포지션을 조정하기 위한 캠 메커니즘을 더 포함한다. 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이, 캠 메커니즘은 캠-형상의 제어 부재(36) 및 회전 휠(38)을 포함한다. 캠-형상의 제어 부재(36)는 (후술에서 자세히 설명되는 바와 같이) 길이 방향으로 이동 가능하고, 길이 방향에 대해 경사진 제어 표면(36a)을 갖는다. 회전 휠(38)은 자유롭게 회전 가능하도록 피봇 암(22)에 의해 지지되고, 특히 제 2 공압 실린더(30`)의 로드(34`)가 피봇 암(22)에 힌지되는 힌지 축과 일치하는 회전 축을 갖는다. 2개의 공압 실린더들(30, 30`)에 가압 하에 공기가 공급되면, 회전 휠(38)은 캠-형상의 제어 부재(36)의 제어 표면(36a)과 접촉한다. 어느 방향으로의 캠-형상의 제어 부재(36)의 길이 방향으로의 동작은, 어느 방향으로 회전 휠(38)의 수직 동작을 초래하고, 따라서, 어느 방향으로든 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 한 피봇 암(22)의 회전을 초래한다. 특히 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 이동 도면들을 보는 사람의 시점을 기준으로, 캠-형상의 제어 부재(36)의 우측으로의 동작은 회전 휠(38)의 하방 이동을 생성하고, 따라서 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 한 피봇 암(22)의 하방(반시계 방향) 회전을 초래하고, 캠-형상 제어 부재(36)의 좌측으로의 동작은 회전 휠(38)의 상방 이동을 생성하고, 따라서 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 한 피봇 암(22)의 상방(시계 방향) 회전을 초래한다.
여전히 도 2를 참조하면, 실린더 롤러(24)는 피봇 암(22)의 자유 단부(free end)에 장착되고, 실린더 롤러(24)의 축은 제 1 회전 축(y1)에 평행하게 지향된다. 지지 부재(26)는 또한 피봇 암(22)의 자유 단부에 장착되어, 제 1 회전 축(y1)에 평행한 제 2 회전 축(y2), 예를 들어, 실린더 롤러(24)의 축과 일치하는 축을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 이미 알려진 방식으로, 지지 부재(26)는 튜브(T)를 수용하기 위한 공동(40, cavity)를 구비하고, 공동은 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재의 각도 포지션에 따라 변화하는 직경을 갖는 원주의 아크와 같은 형상의 단면 프로파일을 갖는다. 보다 구체적으로, 공동(40)은 지지 부재(26)의 회전에 따라 원주의 아크 프로파일(arc-of-circumference profile)의 직경이 주어진 방향(도 2의 관찰자의 시점을 기준으로 반시계 방향)으로 지지 부재(26)가 회전함에 따라 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다. 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)의 각도 포지션을 제어함으로써, 작동될 튜브(T)를 지지하기에 적합한 공동(40)의 프로파일을 설정하는 것이 가능하여, 튜브의 길이 방향 축(x)을 튜브-운반 캐리지(14) 및 스테디 레스트(18)에 의해 정의되는 축과 정렬을 유지시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 3, 도 4 및 도 5는 3개의 상이한 각도 포지션들, 즉, 공동(40)의 단면 프로파일이 최대 직경 값을 갖는 제 1 각도 포지션(도 3a 및 도 3b)과, 공동(40)의 단면 프로파일이 중간 직경 값을 갖는 제 2 각도 포지션(도 4a 및 도 4b)과, 공동(40)의 단면 프로파일이 최소 직경 값을 갖는 제 3 각도 포지션(도 5a 및 도 5b)에서의 지지 부재(26)를 도시한다. 도 3, 도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 피봇 암(22)이 베이스(12)에 대해 동일한 수직 포지션인 고정된 포지션에서 유지될 경우(따라서 또한 튜브-운반 캐리지(14) 및 스테디 레스트(18)에 대하여), 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 한 지지 부재(26)의 각도 포지션을 적절하게 조정함으로써, 상이한 직경들의 튜브들(T)은 제 2 회전 축(y2)으로부터 동일한 거리에 그들의 길이 방향 축(x)을 갖는 지지 부재(26)에 의해 지지될 수 있다.
도 6 내지 도 13을 참조하면, 지지 부재(26)는 작업 포지션(working position) 및 비-작업 포지션(non-working position) 사이에서 움직일 수 있고, 작업 포지션에서 지지 부재(26)는 작업될 튜브(T)를 지지하고(특히, 전술한 바와 같이, -제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)의 회전에 의해-튜브(T)의 단면의 크기들 및/또는 형상의 함수로서의 공동(40)의 단면 프로파일의 주어진 직경을 선택할 수 있음), 비-작업 포지션에서 지지 부재(26)는 실린더 롤러(24) 아래에 배치되므로, 실린더 롤러(24)를 지지 부재(26) 대신에 작업될 튜브(T)를 지지하는 데 사용할 수 있다. 도 6, 도 9 및 도 10은 전술한 비-작업 포지션의 지지 부재(26)를 갖는 지지 장치(20)를 도시하고, 도 7, 도 11, 도 12 및 도 13은 전술한 작업 포지션의 지지 부재(26)를 갖는 지지 장치(20)를 도시한다. 특히, 도 6 및 도 7은 정사각형 단면을 갖는 튜브(T)에 작동하는 지지 장치(20)를 도시하고, 지지 부재(26)가 전술한 비-작업 포지션에 있을 때의 경우, 따라서 튜브가 실린더 롤러(24)에 의해 지지되는 경우(도 6)와, 지지 부재(26)가 전술한 작업 포지션에 있을 때의 경우, 따라서 튜브가 지지 부재(26)에 의해 지지되는 경우(도 7) 모두를 도시한다.
제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)의 회전을 제어할 수 있도록, 지지 장치(20)에는 일 실시 예에 따른 밸트 전달 메커니즘(belt transmission mechanism)을 포함하는 제 2 구동 시스템이 제공된다. 특히 도 13을 참조하면, 이러한 전달 메커니즘은 구동 풀리(42, driving pulley)와, 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)와 회전하도록 연결된 피동 풀리(44, driven pulley)와, 구동 풀리(42) 및 피동 풀리(44)를 중심으로 감기는 밸트(46)를 포함한다. 구동 풀리(42)는, 예를 들어, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 랙(50, 도 15 참조)에 의해 회전 구동되는, 예를 들어, 피니언(48)에 의해 차례로 회전 구동된다. 전달 수단은, 밸트 대신 체인이 사용될 수 있으므로, 구동 풀리 및 피동 풀리는 기어 휠들(gear wheel)로 대체될 수 있다. 당연히, 본원은 여기에 설명되고 예시된 전달 메커니즘에 제한되지 않고, 오히려 제 2 구동 시스템은 제 2 회전 축(y2)에 대한 지지 부재(26)의 회전 동작을 제어하기에 적합한 임의의 다른 유형의 전달 메커니즘을 포함할 수 있다.
이제 도 14를 참조하면, 머신에는 복수 개의 지지 장치들(20)이 제공되고, 지지 장치들(20)의 캠-형상의 제어 부재들(36)은 예를 들어 제 1 로드(52)의 수단으로 바람직하게는 서로 연결될 수 있어서, 캠-형상의 제어 부재들(36)은 동시에 길이 방향으로 움직일 수 있고, 동시에 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 피봇 암들(22)의 회전 동작을 제어할 수 있다. 로드(52)의 길이 방향 동작은 단일 액츄에이션 유닛, 바람직하게는 전기기계적 액츄에이션 유닛(electromechanical actuation unit)에 의해 제어되고, 전기기계적 액츄에이션 유닛은, 예를 들어 전기 모터(53)에 의해 생성되는 회전 모션을 로드(52)의 병진 모션으로 전환하는 모션 전환 메커니즘(56, 예를 들어, 스크류 및 너트 메커니즘)에 커플링되는 전기 모터(54)를 포함하고, 따라서, 캠-형상의 제어 부재들(36)은 이에 연결된다. 마찬가지로, 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 장치들(20)의 랙들(50)은 바람직하게는 서로 연결되고, 예를 들어, 제 2 로드(58)에 의해 서로 연결되어, 이들은 길이 방향으로 동시에 움직일 수 있고, 각각의 회전 축들(y2)을 중심으로 지지 부재들(26)의 회전 동작을 동시에 제어할 수 있다. 로드(58)의 길이 방향 병진 동작은 단일 액츄에이션 유닛, 바람직하게는 전기기계적 액츄에이션 유닛에 의해 제어되고, 전기기계적 액츄에이션 유닛은, 예를 들어 전기 모터(60)에 의해 생성되는 회전 모션을 로드(58)의 병진 모션으로 전환하는 모션 전환 메커니즘(62, 예를 들어, 스크류 및 너트 메커니즘)에 커플링되는 전기 모터(60)를 포함하고, 따라서, 랙들(50)은 이에 연결된다.
상술된 지지 장치(20)의 작동이 복수 개의 지지 장치들(20)을 포함하는 머신(10)의 경우를 참조하여 설명될 것이다.
지지 장치(20)는 피봇 암(22)이 완전히 하강되는 제 1 작동 상태를 취할 수 있다. 이러한 작동 상태(도 8 및 도 1a에서 도시된 바와 같은 제 1 지지 장치(20)가 고려됨)는 선형 액츄에이터(28)의 공압 실린더들(30, 30`)을 방출(discharge)함으로서 얻어진다. 이 상태에서 지지 장치(20)에 의해, 튜브-운반 캐리지(14)는, 지지 장치와의 간섭의 위험 없이, 스테디 레스트(18)를 향한 공급 동작에 있어서 지지 장치(20)를 피할 수 있다.
지지 장치(20)는 또한 실린더 롤러(24)의 수단에 의해 작업될 튜브(T)를 지지할 수 있는 제 2 작동 상태를 취할 수 있다. 이 작동 상태(도 9, 도 10 및 도 1a에서, 튜브-운반 캐리지(14)로부터 스테디 레스트(18)를 향하는 순서를 기준으로, 제 2 및 제 3 지지 장치들(20)이 고려됨)는 선형 액츄에이터(28)의 공압 실린더들(30, 30`) 모두에 가압 하에 공기를 공급함으로써 얻어진다. 결과적으로 공압 실린더들(30, 30`)의 신장은 회전 휠(38, 앞서 설명한 바와 같이 피봇 암(22)에 의해 지지됨)이 캠-형상의 제어 부재(36)의 제어 표면(36a)에 접촉할 때까지, 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 피봇 암(22)의 회전을 생성한다. 이 시점에서, 캠-형상의 제어 부재(36) 및 회전 휠(38)의 협동으로 인해, 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 한 피봇 암(22)의 각도 포지션, 및 실린더 롤러(24)의 수직 포지션은, 실린더 롤러(24)가 작업될 튜브(T)에 접촉하는 것을 지속적으로 보장하도록 조정될 수 있고, 작업 중에 그 축을 중심으로 튜브-운반 캐리지(14)에 의해 회전되는 비-원형 단면을 갖는 튜브의 경우에도 그러하다. 전술한 바와 같이, 이 조정 동작은 전기 모터(54) 및 모션 변환 메커니즘(56)을 포함하는 액츄에이션 유닛의 수단으로 적절하게 제어될 수 있고, 다양한 지지 장치들(20)의 캠-형상의 제어 부재들(36)이 연결되는 제 1 로드(52)의 병진 동작을 제어한다.
지지 장치(20)는 최종적으로 제 3 작동 상태를 취할 수 있고, 지지 부재(26)의 수단에 의해 작업될 튜브(T)를 지지할 수 있다. 이 작동 상태(도 11 내지 도 13 및 도 1b에 도시됨)는 선형 액츄에이터(28)의 2개의 공압 실린더들(30, 30`) 중 하나(특히 공압 실린더(30`))를 방출함으로써 얻어지고, 회전 휠(38)이 캠-형상의 제어 부재(36)의 제어 표면(36a)으로부터 분리될 때까지 피봇 암(22)을 하강시킨다. 이렇게 도달된 각도 포지션에서 유지된 피봇 암(22), 지지 부재(26)는 작업될 튜브(T)와 접촉하는 작업 포지션으로 이동된다. 전술한 방식으로 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 지지 부재(26)의 각도 포지션을 적절히 조정함으로써, 지지 부재(26) 및 튜브(T) 사이의 접촉은 지지 부재(26)의 공동(40)의 원주의 아크 프로파일의 주어진 직경에서 보장된다. 이 작동 상태에서, 회전 휠(38)이 더 이상 캠-형상의 제어 부재(36)와 결합하지 않으며, 후자는 피봇 암(22)의 회전을 일으키지 않고 종 방향으로 계속 움직일 수 있다. 이는 작업 포지션에 있는 지지 부재(26)를 갖는 지지 장치들(20) 및 작업 포지션에 있는 실린더 롤러(24)를 갖는 다른 지지 장치들(20)을 동시에 가질 수 있게 하고, 지지 부재들(26) 및 실린더 롤러들(24)의 구동 시스템들은 서로 영향을 미치지 않는다.
전술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 지지 장치는 전술한 종래 기술의 단점들을 극복하기 위해 사용될 수 있고, 이는 실린더 롤러 또는 가변-프로파일 지지 부재가 대안적으로 작업될 튜브를 지지하기 위해 사용될 수 있기 때문에 가능하다. 또한, 작업될 튜브를 지지하기 위해 실린더 롤러가 사용되는 경우와 지지 부재가 사용되는 경우 모두에 있어서, 지지 장치는 실린더 롤러의 포지션 또는 지지 부재의 포지션을 연속적으로 조정하여, 한편으로는 튜브와의 지속적인 접촉을 보장할 수 있고, 다른 한편으로는 튜브의 길이 방향 축을 튜브-운반 캐리지 및 스테디 레스트에 의해 정의되는 축과 정렬을 유지하게 할 수 있다.
당연히, 본 발명의 원리는 변경되지 않는 상태로 유지되고, 실시 예들 및 세부적인 제조 사항들은 비 제한적인 예로서 설명되고 도시된 것과 비교하여 광범위하게 변화될 수 있지만, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

Claims (10)

  1. 튜브 작업 머신(10) 상에 튜브(T)를 지지하기 위한 지지 장치(20)에 있어서,
    상기 튜브(T)가 상기 머신(10)의 튜브-운반 캐리지(14)에 의해 상기 머신(10)의 작업 헤드(16)로 공급될 때, 상기 튜브(T)의 길이 방향 축(x)의 방향에 대해 횡 방향으로 지향되는 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 회전하기 위해, 일 단부가 상기 머신(10)의 베이스(12)에 의해 회전 가능하게 지지되는 피봇 암(22);
    상기 피봇 암(22)의 반대편 단부에 장착되고, 상기 제 1 회전 축(y1)에 평행하게 지향되는 축을 갖는 실린더 롤러(24);
    상기 제 1 회전 축(y1)에 평행한 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 회전하기 위해 상기 피봇 암(22)의 자유 단부에 회전 가능하게 장착되는 가변-프로파일 지지 부재(26) - 상기 지지 부재(26)는 튜브(T)를 수용하기 위한 공동(40)을 구비하고, 상기 공동(40)의 단면 프로파일은 상기 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 한 상기 지지 부재(26)의 각도 포지션에 따라 가변적인 크기를 갖고, 상기 지지 부재(26)는 상기 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 한 회전에 의해, 상기 지지 부재(26)가 공동(40) 내에 상기 튜브(T)를 수용하는 작업 포지션과, 상기 지지 부재(26)가 상기 실린더 롤러(24) 아래에 배치되는 비-작업 포지션 사이에서 움직일 수 있어서, 상기 튜브(T)가 상기 실린더 롤러(24) 상에서 지지되도록 허용함 -;
    상기 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 상기 피봇 암(22)의 상기 각도 포지션을 제어하기 위한 제 1 구동 시스템(28, 36, 38);
    상기 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 상기 지지 부재(26)의 상기 각도 포지션을 제어하기 위한 제 2 구동 시스템(42, 44, 46, 48, 50);
    을 포함하고,
    상기 제 1 구동 시스템(28, 36, 38)은, 주어진 동작의 방향에 따라 움직이도록 마련되는 캠-형상의 제어 부재(36)와, 상기 피봇 암(22)에 의해 지지되고 상기 캠-형상의 제어 부재(36)의 제어 표면(36a)과 협동하도록 마련되는 팔로워(38)를 포함하는 캠 메커니즘(36, 38)을 포함하고,
    상기 동작의 방향에 따른 상기 캠-형상의 제어 부재(36)의 동작은 상기 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 상기 피봇 암(22)의 회전 동작을 야기하는 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재(26)의 상기 공동(40)은 단면 프로파일을 구비하고, 상기 단면 프로파일의 크기는 상기 제 2 회전 축(y2)을 중심으로 상기 지지 부재(26)의 회전의 주어진 방향으로 점진적으로 증가하는 지지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 부재(26)의 공동(40)은 원주의 아크와 같은 형상의 단면 프로파일을 구비하는 지지 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실린더 롤러(24)는 상기 제 2 회전 축(y2)과 일치하는 축을 갖도록 마련되는 지지 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 시스템(28, 36, 38)은 선형 액츄에이터(28)를 포함하고, 상기 선형 액츄에이터(28)의 일 단부는 상기 머신(10)의 상기 베이스(12)에 힌지되고, 상기 선형 액츄에이터(28)의 반대편 단부는 상기 피봇 암(22)에 힌지되고,
    상기 선형 액츄에이터(28)의 신장 및 수축 동작은 상기 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 상기 피봇 암(22)의 회전 동작을 초래하는 지지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선형 액츄에이터(28)는 제 1 및 제 2 공압 실린더들(30, 30`)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 공압 실린더들(30, 30`)은 각각 바디(32, 32`) 및 로드(34, 34`)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 공압 실린더들(30, 30`)의 바디들(32, 32`)은 각각의 로드들(34, 34`)이 반대편 측 쪽으로 향한 상태로 서로 부착되고, 상기 제 1 공압 실린더(30)의 로드(34)는, 상기 제 2 공압 실린더(30`)가 상기 피봇 암(22)에 힌지되는 동안, 상기 머신(10)의 상기 베이스(12)에 힌지되는 지지 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 시스템(42, 44, 46, 48, 50)은 피니언(48)과, 상기 피니언(48)의 회전을 제어하기 위해 마련되는 랙(50)과, 상기 피니언(48)의 회전 동작을 상기 지지 부재(26)로 전달하기 위한 모션 전달 메커니즘(42, 44, 46)을 포함하는 지지 장치.
  9. 튜브 작업 머신(10)에 있어서,
    베이스(12)와, 작업 헤드(16)와, 작업될 튜브(T)를 상기 작업 헤드(16)에 공급하도록 마련된 튜브-운반 캐리지(14)와, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 복수 개의 지지 장치들(20)을 포함하고,
    각각의 지지 장치(20)의 상기 피봇 암(22)은, 상기 튜브(T)가 상기 튜브-운반 캐리지(14)에 의해 상기 작업 헤드(16)로 공급될 때, 상기 튜브(T)의 길이 방향 축(x)의 방향에 대해 횡 방향으로 지향되는 제 1 회전 축(y1)을 중심으로 회전하기 위해, 일 단부가 상기 베이스(12)에 의해 회전 가능하게 지지되는 머신.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 머신(10)의 일부 지지 장치들(20)의 상기 제 1 구동 시스템들(36, 38)을 동시에 액츄에이팅 하기 위한 제 1 액츄에이션 유닛(52, 54, 56)과, 상기 머신(10)의 일부 지지 장치들(20)의 상기 제 2 구동 시스템들(42, 44, 46, 48, 50)을 동시에 액츄에이팅 하기 위한 제 2 액츄에이션 유닛(60, 62)을 포함하는 머신.
KR1020170115887A 2016-09-13 2017-09-11 튜브 작업 머신, 특히 레이저 튜브 커팅 머신 상에 튜브를 지지하기 위한 지지 장치 및 이러한 지지 장치를 포함하는 튜브 작업 머신 KR102360360B1 (ko)

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