KR102513031B1 - 파이프의 극소벤딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여유공간이 부족한 영역에 설치되는 파이프에 있어서 관경 대비 곡률반경을 최소로 형성하도록 절곡하기 위한 파이프의 극소벤딩 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파이프의 절곡부를 형성하는 장치에 있어서, 상기 파이프의 후단을 지지하도록 척을 지니는 본체와, 상기 본체에 와이퍼홀더와 가동홀더을 개재하여 파이프를 지지하도록 설치되는 프레스다이와, 상기 프레스다이와 인접하여 롤러금형과 가동금형을 구비하고, 파이프를 클램핑한 상태로 회전하여 절곡하는 벤딩다이 및 상기 파이프의 선단으로 맨드릴을 삽입하여 절곡부를 지지한 상태로 벤딩다이와 함께 회전하는 지지수단을 포함하되, 상기 척은 구동모터에 의해 가이드관 내부에서 왕복 이동하는 이동로드, 상기 이동로드에 방사상으로 다수 회전가능하게 설치되되 이동방향에 따라 탄성력에 의해 내경 크기가 가변되어 상기 가이드관 내측으로 진입하는 파이프 외면을 파지 또는 해제하는 파지부재, 상기 파지부재 내측에 위치하도록 상기 이동로드에 외부에서 공급되는 기압에 의해 팽창 또는 수축하여 상기 파지부재와 함께 파이프 내면을 가압 고정시키는 팽창부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파이프의 극소벤딩 장치{Pipe tight bending apparatus}

본 발명은 여유공간이 부족한 영역에 설치되는 파이프에 있어서 관경 대비 곡률반경을 최소로 형성하도록 절곡하기 위한 파이프의 극소벤딩 장치에 관한 것이다.

통상적으로 자동차의 엔진룸과 같이 협소한 장소에 설치되는 각종 유체이송용 파이프는 주변 부품과 간섭을 피하기 위하여 직선형 보다 다방향으로 절곡된 형태를 지니는 경우가 많다. 양산에서 파이프를 벤딩하는 장치와 관련되어 참조할 수 있는 선행특허로서 한국 공개특허공보 제2011-0064522호, 한국 공개특허공보 제2008-0017459호 등이 알려져 있다.

전자의 선행특허는 튜브를 지지하고 벤딩시키는 가압 수단이 구비되는 지지대와; 상기 튜브의 내부공간으로 삽입되어 내주면의 변형을 제한하는 맨드릴 수단과; 구동 실린더를 사용하여 상기 맨드릴 수단을 왕복 구동시키는 구동 수단과; 상기 맨드릴 수단의 불규칙한 구동을 감지하는 센서 수단; 및 상기 센서 수단과 연결되어 곡면 영역에서 주름의 발생을 판별하고, 상기 구동수단의 구동을 조절하는 제어부;를 포함한다. 이에 따라, 튜브의 곡면 영역에서 발생되는 주름을 벤딩 공정 중에 실시간으로 확인하여 작업 효율의 향상을 도모한다.

후자의 선행특허는 장착 베이스와, 이 장착 베이스 상에 장착되어 있고 튜브 리세스를 갖는 맨드릴, 그리고 장착 베이스 상에 장착되어 있는 튜브 리테이너를 구비하는 타입의 것이다. 이 튜브 벤더는 튜브 리테이너가 스냅-잠금식 저널에 의해 장착 베이스 상에 장착됨으로써 개선된다. 이에 따라, 다양한 직경의 튜브에 대해 벤딩을 수행할 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 파이프의 관경 φ에 비하여 절곡부의 곡률반경(CLR; Center Line Radius)이 작은 경우, 즉 CLR/φ가 1에 근접하거나 1보다 작은 극소 치수 벤딩의 경우 상기한 선행특허의 장치에 의하면 크랙의 발생을 피할 수 없다.

1. 한국 공개특허공보 제2011-0064522호 "튜브용 벤딩장치"(공개일자 : 2011. 6. 15.) 2. 한국 공개특허공보 제2008-0017459호 "튜브 벤더 및 튜브 벤딩 방법"(공개일자 : 2008. 2. 26.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 여유공간이 부족한 영역에 설치되는 파이프에 있어서 관경 대비 곡률반경을 최소로 형성하도록 절곡하면서도 절곡부에서 파손이 발생하지 않아 생산성과 품질 향상에 기여하는 파이프의 극소벤딩 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치는 파이프(10)의 절곡부(15)를 형성하는 장치에 있어서, 상기 파이프(10)의 후단을 지지하도록 척(25)을 지니는 본체(20)와, 상기 본체(20)에 와이퍼홀더(31)와 가동홀더(32)을 개재하여 파이프(10)를 지지하도록 설치되는 프레스다이(30)와, 상기 프레스다이(30)와 인접하여 롤러금형(41)과 가동금형(43)을 구비하고, 파이프(10)를 클램핑한 상태로 회전하여 절곡하는 벤딩다이(40) 및 상기 파이프(10)의 선단으로 맨드릴(51)을 삽입하여 절곡부(15)를 지지한 상태로 벤딩다이(40)와 함께 회전하는 지지수단(50)을 포함하되, 상기 척(25)은 구동모터(28)에 의해 가이드관(110) 내부에서 왕복 이동하는 이동로드(120), 상기 이동로드(120)에 방사상으로 다수 회전가능하게 설치되되 이동방향에 따라 탄성력에 의해 내경 크기가 가변되어 상기 가이드관(110) 내측으로 진입하는 파이프(10) 외면을 파지 또는 해제하는 파지부재(130), 상기 파지부재(130) 내측에 위치하도록 상기 이동로드(120)에 외부에서 공급되는 기압에 의해 팽창 또는 수축하여 상기 파지부재(130)와 함께 파이프(10) 내면을 가압 고정시키는 팽창부재(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파지부재(130)는 일측이 상기 이동로드(120)와 회전가능하게 결합하되 타측은 상기 가이드관(110) 외부로 일부 노출될 수 있도록 상기 이동로드(120)에 방사상으로 다수 설치되는 파지체(131) 및 상기 파지체(131) 내면에 구비되되 파이프(10) 외면과 면접 후, 가압하여 파이프(10)를 고정시키는 제1쿠션체(133)를 포함하되, 파이프(10)와 면접하는 상기 제1쿠션체(133) 외면은 오목부(135)와 볼록부(137)를 포함하며, 파이프(10)는 상기 오목부(135)와 상기 볼록부(137)가 서로 이어지게 상기 팽창부재(140) 방향으로 돌출된 이음부(139)에 의해 가압 고정되고, 상기 이음부(139)는 파이프(10) 외면을 가압시에 상기 이동로드(120) 방향으로 소정의 경사각을 갖도록 돌출 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창부재(140)는 상기 이동로드(120) 끝단에 원기둥 형상으로 설치되되 외면에는 방사상으로 다수의 팽창공(143)이 천공 형성된 인입관(141) 및 상기 팽창공(143)에 구비되되 상기 인입관(141)으로 공급된 기압에 의해 볼(BALL) 형상으로 팽창하는 팽창체(145)를 포함하되, 상기 인입관(141) 내측으로 유입되는 기압은 상기 이동로드(120) 내부에 길이방향으로 형성된 이동로(147)와 연통하는 공급노즐을 통해 상기 팽창공(143)으로 기압이 공급 또는 장게 흡입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 맨드릴(51)은 원기둥 형상으로 성형되되 파이프(10)가 인입되는 선단 지름이 후단의 지름과 비교하여 더 작은 구배(勾配)의 형상으로 이루어지되 외면에는 적어도 둘 이상의 가이드홈(211)이 형성된 삽입기둥(210)과, 상기 가이드홈(211) 내부에 탄성 복원이 가능하도록 설치되는 탄성체(220)와, 상기 탄성체(220)와 연결되어 각각의 상기 가이드홈(211)을 따라 이동가능하도록 상기 삽입기둥(210) 외부에 개별 설치되어 상기 삽입기둥(210)에 삽입된 파이프(10) 외면을 탄성력에 의해 가압 고정시키는 다수의 가압체(230) 및 다수의 상기 가압체(230)를 서로 연결하여 일체화시키되 상기 삽입기둥(210)을 관통하여 회전링크(250)와 체결되는 와이어(240)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 삽입기둥(210) 선단에는 서로 다른 내경을 갖는 파이프(10) 내면과 면접하여 상기 가압체(230)와 함께 파이프(10)를 고정시키는 원뿔 형상의 제2쿠션체(260)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 여유공간이 부족한 영역에 설치되는 파이프에 있어서 관경 대비 곡률반경을 최소로 형성하도록 절곡하면서도 절곡부에서 파손이 발생하지 않아 생산성과 품질 향상에 기여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치를 전체적으로 나타내는 평면도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치에 대한 척을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치의 요부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치의 벤딩다이를 확대하여 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치의 지지수단을 확대하여 나타내는 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치에 대한 맨드릴 분해 사시도.
도 8은 도 7에 대한 맨드릴의 작용관계도.
도 9는 도 7에 대한 맨드릴의 다른 실시예.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치의 절곡부 형성을 위한 작동상태를 나타내는 구성도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 파이프의 극소벤딩 장치(이하, 간략하게 '벤딩장치'라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 벤딩장치(1)는 파이프(10)의 절곡부(15)를 형성하는 장치에 관한 것으로, 하기에 기재된 파이프(10)는 자동차 공조기의 냉매 이송용 알루미늄 합금관을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

특히, 파이프(10)의 관경 φ에 대비한 절곡부(15)의 곡률반경(CLR; Center Line Radius)의 비율 CLR/φ가 1보다 작은 극소 치수 벤딩을 목적으로 하기 위함이다.

본 발명에 따르면 상기 파이프(10)의 후단을 지지하도록 본체(20) 상에 척(25)을 포함한다.

여기서, 파이프(10)가 절곡되는 동안 이송되는 방향을 기준으로 하여 '선단'과 '전방'은 본체(20)의 좌측을 의미하고 '후단'과 '후방'은 본체(20)의 우측을 의미한다.

도 1을 참조하면, 본체(20)는 상면에 LM가이드(21)를 개재하여 척(25)을 전후방 이동 가능하게 지지한다.

척(25)은 본체(20) 상에서 랙과 피니언 방식으로 연결되고, 서보방식의 구동모터(28)에 의하여 정확한 위치로 제어된다. 물론 랙과 피니언 방식 대신 체인이나 타이밍 벨트 방식을 적용할 수도 있다.

본 발명에서의 척(25)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 이동로드(120), 파지부재(130) 및 팽창부재(140)를 포함한다.

이동로드(120)는 도시한 바와 같이, 구동모터(28)를 통해 가이드관(110) 내부에서 길이방향으로 왕복으로 이동가능하게 설치되며, 그 이동을 통하여 파이프(10) 외면을 가압 또는 해지할 수 있도록 파지부재(130)를 제어한다.

이를 위해, 이동로드(120) 선단은 구동모터(28)와 연결되는 구조를 가지며, 타측에는 다수의 파지체(131)가 방사상으로 회전가능하게 결합하는 구조를 갖는다.

또한, 파지부재(130)는 척(25)에 인입되는 파이프(10)의 외면을 가압하여 고정시키기 위한 구성으로 파지체(131) 및 제1쿠션체(133)를 포함한다.

파지체(131)는 도시한 바와 같이, 이동로드(120) 타측에 방사상으로 다수가 회전가능하게 결합하되 각각의 상면은 가이드관(110) 내면에 지지되어 파이프(10)가 용이하게 다수의 상기 파지체(131) 내측으로 진입할 수 있도록 벌어진 상태를 갖는다.

이후, 다수의 파지체(131)는 구동모터(28)에 의해 이동로드(120)가 선단 방향으로 당겨지면 벌어진 상태의 다수의 상기 파지체(131)가 가이드관(110) 내면에 지지되어 이동하면서 내경이 좁아지는 구조를 만족시켜 파이프(10) 외면을 가압하여 고정하게 된다.

제1쿠션체(133)는 도시한 바와 같이, 각각의 파지체(131) 하면 즉, 파이프(10) 외면과 면접하는 부분에 설치되어 상기 파지체(131)의 내경이 좁아지도록 회전시에 해당 파이프(10) 외면의 손상방지 및 밀림방지를 목적으로 안정되게 가압 고정시킬 수 있도록 고무의 재질로 성형된다.

여기서, 파이프(10)와 면접하는 제1쿠션체(133) 외면은 이음부(139)를 통해 서로 이어진 오목부(135)과 볼록부(137)각 갖는 구조로 이루어져 있으며, 바람직하게는 상기 이음부(139)가 해당 파이프(10) 외면과 면접 후, 가압에 의해 고정될 수 있도록 한다.

이러한 이음부(139)와 파이프(10) 간의 고정력을 향상시키기 위해 상기 이음부(139)는 파이프(10)가 진입하는 방향으로 기울기를 갖도록 경사각을 이루어 가압된 파이프(10)의 이탈을 방지하게 된다.

또한, 팽창부재(140)는 파이프(10) 외면을 가압 고정하는 상술한 파지부재(130)와 함께 해당 파이프(10) 내면을 가압 고정하여 척(25)의 고정력을 향상시키기 위한 구성으로 인입관(141) 및 팽창체(145)를 포함한다.

인입관(141)은 도시한 바와 같이, 척(25)으로 진입하는 파이프(10)와 마주보게 이동로드(120) 타측에 기둥형상으로 돌출 형성되어 진입하는 파이프(10) 내부로 삽입될 수 있도록 한다.

이때, 인입관(141) 외면에는 공급노즐과 이어지게 내부에 길이방향으로 형성된 이동로(147)와 연통하는 팽창공(143)이 방사상으로 다수 천공 형성되며, 각각의 상기 팽창공(143)에는 공급되는 기압에 의해 팽창할 수 있는 재질로 이루어진 팽창체(145)가 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 팽창체(145)는 도시한 바와 같이, 공급노즐과 이동로(147)를 통해 공급되는 기압에 의해 볼(BALL) 형상으로 팽창하여 파이프(10) 내면을 가압 고정할 수 있는 구조를 갖는다.

하여, 상술한 다수의 파지체(131)와 함께 파이프(10)의 외면과 내면을 동시에 가압하여 고정력이 향상될 수 있도록 한다.

아울러, 척(25)에서 파이프(10)를 분리시에는 다수의 파지체(131) 내경이 커질 수 있게 즉, 벌어질 수 있게 이동로드(120)를 이동심과 동시에 볼의 형상으로 팽창된 팽창체(145)의 기압을 강제 흡입하여 상기 팽창체(145)가 수축할 수 있도록 한 상태에서 파이프(10)를 상기 척(25)에서 분리하게 된다.

또한, 다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따르면 프레스다이(30)가 상기 본체(20)에 와이퍼홀더(31)와 가동홀더(32)을 개재하여 파이프(10)를 지지하도록 설치된다.

와이퍼홀더(31)는 후술하는 롤러금형(41)에 인접하여 설치되고, 파이프(10)를 지지하는 반원형의 단면을 구비한다.

와이퍼홀더(31)와 대향하는 위치에 가동홀더(32)가 전후진실린더(35)를 개재하여 설치되며, 가동홀더(32)도 와이퍼홀더(31)처럼 파이프(10)를 지지하는 반원형의 단면을 구비한다.

전후진실린더(35)의 작동으로 가동홀더(32)가 와이퍼홀더(31)에 접촉하면서 파이프(10)를 긴밀하게 지지한다.

이때, 상기 프레스다이(30)의 와이퍼홀더(31)는 파이프(10)와 접촉되는 반원형 단면 상에 파이프(10)보다 연질이면서 내마모성을 지닌 소재를 구비한다.

와이퍼홀더(31)는 파이프(10)의 이송과 절곡 과정에서 미끄럼 접촉 상태로 지지하므로 연질과 내마모성을 요한다.

일예로 와이퍼홀더(31)의 반원형 단면에 동(銅)을 사용하여 파이프(10)의 스크래치를 방지할 수 있다. 반면 가동홀더(32)의 반원형 단면은 파이프(10)와 미끄럼 접촉되지 않으므로 소재에 제한이 적다.

또한, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따르면 벤딩다이(40)가 상기 프레스다이(30)와 인접하여 롤러금형(41)과 가동금형(43)을 구비하고, 파이프(10)를 클램핑한 상태로 회전하여 절곡한다.

롤러금형(41)은 파이프(10)의 절곡이 수행되는 부분으로서 본체(20) 상에 회전 가능하게 설치되며, 가동금형(43)은 롤러금형(41)에 대향하는 위치에 전후진실린더(45)를 개재하여 설치된다.

롤러금형(41)과 가동금형(43)은 전술한 와이퍼홀더(31)와 가동홀더(32)와 마찬가지로 파이프(10)를 클램핑하기 위한 반원형 단면을 구비한다.

벤딩다이(40)의 롤러금형(41), 가동금형(43), 전후진실린더(45)는 롤러금형(41)을 중심으로 적어도 90˚ 범위에서 동시에 일체로 회전된다.

도 5에서, 롤러금형(41)의 하단에서 구동체인(48)이 서보방식의 구동모터(도시 생략)와 연결된다. 구동모터와 구동체인(48)의 작동에 의하여 벤딩다이(40)의 회전이 정확한 위치로 제어된다.

이때, 상기 벤딩다이(40)는 전후진실린더(45)와 링크(46)를 개재하여 경사방향으로 가동금형(43)을 이동시켜 파이프(10)의 클램핑을 수행한다.

벤딩다이(40)의 가동금형(43)은 전후진실린더(45)의 작동시 경사진 방향으로 상승/전진하여 롤러금형(41)에 밀착된다. 이는 절곡 대상 파이프(10)의 로딩시 가동금형(43)과의 간섭을 피하기 위함이다.

클램핑 작동시 가동금형(43)을 서행하고 클램핑 해제시 급행하도록 링크(46)에 급속귀환 방식을 적용할 수도 있다.

또한, 도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따르면 지지수단(50)이 상기 파이프(10)의 선단으로 맨드릴(51)을 삽입하여 절곡부(15)를 지지한 상태로 벤딩다이(40)와 함께 회전한다.

지지수단(50)은 벤딩다이(40)의 일측에 상대운동 가능하게 연결되고, 전술한 구동모터와 구동체인(48)에 의하여 동시에 회전한다.

지지수단(50)의 주된 기능은 맨드릴(51)을 파이프(10)의 선단에 삽입하여 절곡부(15)의 파손을 방지하는 것이다. 맨드릴(51)은 외단부에 원호형 단면의 곡면부(52)를 구비하며, 곡면부(52)의 곡률은 절곡 대상 파이프(10)의 치수와 절곡 조건을 고려하여 결정된다.

이때, 상기 지지수단(50)은 전후진실린더(55)와 승강실린더(56)를 개재하여 맨드릴(51)의 전후진운동과 상하운동을 수행하며, 바람직하게는 상기 맨드릴(51) 객체가 아닌, 상기 맨드릴(51)이 설치된 설치플레이트 전제가 전후진될 수 있는 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서의 맨드릴(51)은 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 삽입기둥(210), 탄성체(220), 가압체(230) 및 와이어(240)를 포함한다.

삽입기둥(210)은 원기둥의 형상을 갖되 파이프(10)가 인입되는 선단의 지름이 후단의 지름보다 더 작게 형성하여 외면에 경사면이 형성되는 구배(勾配)의 형상으로 성형된다.

이때, 삽입기둥(210)의 경사면에는 방사상으로 적어도 둘 이상의 가이드홈(211)이 길이방향으로 형성되며, 상기 가이드홈(211)을 따라 후에 설명하는 가압체(230)가 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

탄성체(220)는 도시한 바와 같이, 코일스프링의 형상을 갖되 일단이 가이드홈(211)에 고정되며, 타단은 상기 가이드홈(211)을 따라 이동하는 가압체(230)와 연결될 수 있도록 한다.

가압체(230)는 도시한 바와 같이, 둘 이상이 삽입기둥(210) 외면을 감싸되 가이드홈(211)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 설치되며, 상기 삽입기둥(210)의 구배 형상과 대응되게 일측의 지름이 타측의 지름과 대비하여 더 작게 형성되는 구조를 갖는다.

이때, 본 발명에서의 가압체(230)는 삽입기둥(210) 외면에 한 쌍의 가압체(230)가 구비된 것을 실시예로 하여 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 필요에 따라 세개 이상의 상기 가압체(230)를 사용하는 것도 가능하다.

아울러, 각각의 가압체(230)는 탄성체(220)에 의해 삽입기둥(210) 선단측 방향으로 밀려난 상태를 기본으로 하여 설치되되 바람직하게는 밀려난 상태에서 한 쌍의 상기 가압체(230) 내경에 대한 지름(D2)이 파이프(10) 외경의 지름(D1)보다 더 작은 크기를 갖도록 하여 후에 설명하는 와이어(240)에 의해 한 쌍의 상기 가압체(230) 내부 지름(D2)이 잠시 커졌다가 탄성체(220)에 의해 다시 밀려난 이후에 파이프(10) 외면을 가압할 수 있도록 한다.

와이어(240)는 한 쌍의 가압체(230)가 일체화되어 삽입기둥(210)의 후방으로 이동할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

이를 위해, 와이어(240)는 도시한 바와 같이, 한 쌍의 가압체(230) 후방이 각각 연결될 수 있도록 하되 삽입기둥(210)을 관통하는 제1와이어(241) 및 상기 제1와이어(241)와 연결될 수 있게 상기 삽입기둥(210)에 길이방향으로 관통 삽입되는 제2와이어(243)를 포함하며, 한 쌍의 상기 가압체(230)가 후방으로 이동하기 위해서는 상기 제2와이어(243)와 연결된 회전링크(250)의 정회전(예를 들어, 시계방향)을 통해 상기 제2와이어(243)가 당겨지면 그 당김에 의해 상기 제1와이어(241)와 같이 한 쌍의 상기 가압체(230)가 당겨질 수 있는 구조를 만족하게 된다.

아울러, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2와이어(243)를 통해 삽입기둥(210) 후단으로 한 쌍의 가압체(230)가 당겨진 이후에 회전링크(250)가 역회전하게 되면 와이어(240)를 통한 당겨지는 힘이 사라져 한 쌍의 상기 가압체(230)는 탄성체(220)의 탄성력에 의해 상기 삽입기둥(210) 선단방향으로 이동하면서 상기 삽입기둥(210)에 삽입된 파이프(10)의 외면을 가압하게 된다.

이때, 삽입기둥(210)의 선단에는 필요에 따라 원뿔 형상의 제2쿠션체(260)가 더 구비될 수 있으며, 상기 제2쿠션체(260)를 통해 삽입기둥(210) 외면과 파이프(10) 내면 간의 간극을 보상할 수 있도록 하는 것이 바람직하다(도 9 참조).

즉, 도시한 바와 같이, 삽입기둥(210)이 파이프(10) 내측으로 인입되면 상기 삽입기둥(210) 외면과 파이프(10) 내면 사이에 간극이 발생하게 되고, 이 상태에서 절곡부(15)의 형성을 위해 벤딩과정이 실행되면 회전하는 방향에 위치하는 상기 삽입기둥(210) 외면 일측과 파이프(10) 내면 일측이 서로 면접하게 되어 그 면접 부분에만 외력이 발생되어 파이프(10)가 손상되는 문제점이 발생할 수 있다.

하여, 이를 보완하기 위해 삽입기둥(210) 외면에 제2쿠션체(260)를 구비시켜 간극 형성을 최소화하되 상기 제2쿠션체(260)가 갖는 쿠션재질의 특성을 이용하여 파이프(10) 일측에만 외력이 가해지더라도 해당 파이프(10)의 손상을 방지하게 되는 것이다.

본 발명의 세부 구성으로서, 도 10 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 파이프(10)는 절곡되는 동안 후방에서 본체(20)의 척(25)에 의하여 가압력을 받고, 프레스다이(30)와 동일한 속도로 전방으로 이송된다.

척(25)의 가압력은 절곡 대상 파이프(10)의 재질, 치수, 곡률반경에 대응하여 결정된다. 파이프(10)의 절곡 과정에서 프레스다이(30)는 척(25)과 동시에 연동하여 이동하면서 파이프(10)를 미끄럼 마찰 없이 지지한다.

한편, 본 발명에서 프레스다이(30)의 전후진실린더(35), 벤딩다이(40)의 전후진실린더(45), 지지수단(50)의 전후진실린더(55) 및 승강실린더(56)는 모두 에어실린더를 사용하는 것이 무난하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

작동에 있어서, 작업자가 파이프(10)를 본체(20)의 척(25)에 삽입하면 척(25)이 파이프(10)의 후단을 물고, 이어서 가동홀더(32)가 전진하여 와이퍼홀더(31)와 함께 파이프(10)를 지지하고, 이와 동시에 벤딩다이(40)의 가동금형(43)이 전진하여 롤러금형(41)에 파이프(10)를 클램핑하고, 지지수단(50)의 맨드릴(51)이 파이프(10)의 후단으로 전진하여 설정되 위치에 머물고, 벤딩다이(40)와 지지수단(50)이 롤러금형(41)을 중심으로 회전하면서 파이프(10)의 절곡이 수행된다.

파이프(10)의 절곡이 완료되면 전술한 역순으로 맨드릴(51), 가동금형(43), 가동홀더(32)가 원위치로 복귀하고 작업자가 파이프(10)를 척(25)에서 분리할 수 있는 상태로 된다.

이와 같이 본 발명은 파이프(10)의 절곡시 맨드릴(51)이 선단으로 삽입되고 후단에서 척(25)이 가압력을 작용하는 방식이므로 파이프(10)의 극소 치수로 절곡되는 파이프(10)의 절곡부(15)에서 파손이 발생하지 않는다.

실험에 의하면 척(25)이 위치한 후단에서 맨드릴(51)을 삽입하는 경우 극소 치수로 절곡시 파이프(10)의 절곡부(15)에서 재료의 유동이 원활치 않아 크랙과 파손이 발생하였다. 물론 파이프(10)의 관경이 커질수록(예컨대 25φ 이상) 극소 치수의 절곡이 곤란하다. 본 발명의 장치에 의하면 CLR/φ이 0.7까지 구현된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 파이프 15: 절곡부
20: 본체 21: LM가이드
25: 척 28: 구동모터
30: 프레스다이 31: 와이퍼홀더
32: 가동홀더 35, 45, 55: 전후진실린더
40: 벤딩다이 41: 롤러금형
43: 가동금형 46: 링크
48: 구동체인 50: 지지수단
51: 맨드릴 52: 곡면부

Claims (5)

1. 파이프(10)의 절곡부(15)를 형성하는 장치에 있어서,
   상기 파이프(10)의 후단을 지지하도록 척(25)을 지니는 본체(20);
   상기 본체(20)에 와이퍼홀더(31)와 가동홀더(32)을 개재하여 파이프(10)를 지지하도록 설치되는 프레스다이(30);
   상기 프레스다이(30)와 인접하여 롤러금형(41)과 가동금형(43)을 구비하고, 파이프(10)를 클램핑한 상태로 회전하여 절곡하는 벤딩다이(40); 및
   상기 파이프(10)의 선단으로 맨드릴(51)을 삽입하여 절곡부(15)를 지지한 상태로 벤딩다이(40)와 함께 회전하는 지지수단(50);을 포함하되,
   상기 척(25)은 구동모터(28)에 의해 가이드관(110) 내부에서 왕복 이동하는 이동로드(120), 상기 이동로드(120)에 방사상으로 다수 회전가능하게 설치되되 이동방향에 따라 탄성력에 의해 내경 크기가 가변되어 상기 가이드관(110) 내측으로 진입하는 파이프(10) 외면을 파지 또는 해제하는 파지부재(130), 상기 파지부재(130) 내측에 위치하도록 상기 이동로드(120)에 외부에서 공급되는 기압에 의해 팽창 또는 수축하여 상기 파지부재(130)와 함께 파이프(10) 내면을 가압 고정시키는 팽창부재(140)를 포함하며,
   상기 파지부재(130)는 일측이 상기 이동로드(120)와 회전가능하게 결합하되 타측은 상기 가이드관(110) 외부로 일부 노출될 수 있도록 상기 이동로드(120)에 방사상으로 다수 설치되는 파지체(131) 및 상기 파지체(131) 내면에 구비되되 파이프(10) 외면과 면접 후, 가압하여 파이프(10)를 고정시키는 제1쿠션체(133)를 포함하되, 파이프(10)와 면접하는 상기 제1쿠션체(133) 외면은 오목부(135)와 볼록부(137)를 포함하며, 파이프(10)는 상기 오목부(135)와 상기 볼록부(137)가 서로 이어지게 상기 팽창부재(140) 방향으로 돌출된 이음부(139)에 의해 가압 고정되고, 상기 이음부(139)는 파이프(10) 외면을 가압시에 상기 이동로드(120) 방향으로 소정의 경사각을 갖도록 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 파이프의 극소벤딩 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 팽창부재(140)는
   상기 이동로드(120) 끝단에 원기둥 형상으로 설치되되 외면에는 방사상으로 다수의 팽창공(143)이 천공 형성된 인입관(141); 및
   상기 팽창공(143)에 구비되되 상기 인입관(141)으로 공급된 기압에 의해 볼(BALL) 형상으로 팽창하는 팽창체(145);를 포함하되,
   상기 인입관(141) 내측으로 유입되는 기압은 상기 이동로드(120) 내부에 길이방향으로 형성된 이동로(147)와 연통하는 공급노즐을 통해 상기 팽창공(143)으로 기압이 공급 또는 장게 흡입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 파이프의 극소벤딩 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 맨드릴(51)은
   원기둥 형상으로 성형되되 파이프(10)가 인입되는 선단 지름이 후단의 지름과 비교하여 더 작은 구배(勾配)의 형상으로 이루어지되 외면에는 적어도 둘 이상의 가이드홈(211)이 형성된 삽입기둥(210);
   상기 가이드홈(211) 내부에 탄성 복원이 가능하도록 설치되는 탄성체(220);
   상기 탄성체(220)와 연결되어 각각의 상기 가이드홈(211)을 따라 이동가능하도록 상기 삽입기둥(210) 외부에 개별 설치되어 상기 삽입기둥(210)에 삽입된 파이프(10) 외면을 탄성력에 의해 가압 고정시키는 다수의 가압체(230); 및
   다수의 상기 가압체(230)를 서로 연결하여 일체화시키되 상기 삽입기둥(210)을 관통하여 회전링크(250)와 체결되는 와이어(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 극소벤딩 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 삽입기둥(210) 선단에는 서로 다른 내경을 갖는 파이프(10) 내면과 면접하여 상기 가압체(230)와 함께 파이프(10)를 고정시키는 원뿔 형상의 제2쿠션체(260);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 극소벤딩 장치.
   

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