KR20020089544A - 튜브 벤딩장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 가늘고 비교적 긴 세관의 벤딩작업을 위한 장치로서, 그 구성은 고정포머와 회전포머사이에서 회전포머의 회전에 의해 적어도 한 개 이상의 튜브를 벤딩하는 벤딩형성부와 이 벤딩형성부에 튜브를 일정거리 전진시켜 공급하고 벤딩형성부의 벤딩작업시 튜브를 클램핑 또는 언클램핑하는 튜브공급부를 포함하여서 되는 튜브 벤딩장치에 있어서, 고정포머에는 튜브의 굴곡면과 접촉하는 곡면부로부터 튜브공급부방향으로 연장부가 형성된 것을 특징으로한다.

본 발명에 따르면, 장시간의 벤딩작업에도 튜브 및 고정포머에 상대적으로 적은 벤딩모멘트가 작용하여 고정포머의 수명이 길며, 벤딩성형시 최소(Ф4.76 ×0.5^t×14^P이상)피치가 가능하고, 아울러 튜브의 벤딩불량율이 감소하는 효과가 있다.

Description

튜브 벤딩장치{Tube bending machine}

본 발명은 단면에 비해 길이가 길며 중앙에 물질이동을 위한 통로를 갖는 튜브의 벤딩장치에 관한 것으로, 특히 비교적 세관(Ф4.0, Ф4.2, Ф4.76)으로서 냉장고,냉동기 등의 응축기에 사용되는 콘덴서 또는 증발기 와이어튜브의 벤딩장치에 관한 것이다.

일반적으로 가열기 ·냉각기 ·증발기 ·응축기 등에 사용되는 열교환기는냉매(冷媒) 혹은 열매(熱媒)가 하나의 폐회로 싸이클에 의해 순환되면서 용기를 냉각시키거나 가열시키는 작용을 하게 된다.

특히, 냉매(refrigerant, 작동유체)에 의해 유체의 열을 빼앗아 용기를 냉각시키는 열교환기는 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성된 장치를 프레온과 같은 냉매가 냉동싸이클(혹은 냉매싸이클)에 의해 열역학적으로 용기(저온부)를 냉각시키게 된다.

즉, 냉매가스를 흡입 ·압축하여 고온 ·고압의 가스상태로 만드는 압축기(compressor)와, 이 압축기로부터 보내어진 냉매를 대기와 열교환하여 강제 냉각시켜 액화하는 응축기(condenser), 고압 액상의 냉매를 단열팽창시켜 저온 ·저압의 안개상태로 만드는 팽창밸브(throttling valve), 주위의 공기로부터 열을 빼앗아 안개상태의 냉매를 다시 가스상태의 냉매로 되게 하여 상기 압축기로 보내는 증발기(evaporator)를 냉매가 반복 순환함으로써 냉각이 이루어진다.

이와 같은 냉동싸이클을 이용한 열교환기는 가정용 전기냉장고나 식품 냉동용 냉동창고, 공기조화장치 등에 쓰이고 있는데, 에너지 이용의 고효율화 차원에서 냉매사이클을 구성하는 압축기, 응축기 등의 각 기기에서 제한된 공간에서의 열역학적인 효율의 향상이 이루어 지고 있다.

그 중 응축기 및 증발기에 있어서는 방열 및 흡열효과를 높이기 위하여 냉매가 흐르는 튜브와 고온부(응축기의 경우) 또는 저온부(증발기의 경우)의 주위(environment)와의 접촉면적을 최대로 하기 위해 튜브를 서펜타인(serpentine: 구불구불한 모양의 것)형상으로 만곡되도록 벤딩시키고 있다.

그런데, 이러한 증발기 또는 응축기는 대체로 박스형태를 갖도록 이루어짐으로써, 냉장고와 같은 냉장,냉동장치에 장착되는 경우에 많은 용적을 차지하게 되어 장치의 부피와 크기를 증가시키게 되는 문제점이 있는데, 단위면적당 열교환효율의향상을 위해 튜브의 굴곡(만곡)피치(pitch)를 되도록 작게 할 필요가 있다.

튜브의 벤딩은 벤딩장치라고 칭하는 장치에 의해 이루어 지는데 종래의 장치를 도 1a에 도시하였다.

도 1a에 도시된 장치를 이용한 튜브의 벤딩 메카니즘에 대해 간략히 설명하면, 먼저 벤딩을 하고자 하는 튜브(100)를 수작업에 의해 공급대(60)에 공급하여 작업대(50)의 b부분에 까지 정열시킨다. 도시되어 있지는 않지만, 튜브(100)는 일반적으로 다수개(보통은 5개)를 겹쳐진 상태로 공급되어 진다.

수동정열되어 튜브의 끝단이 b 선에 위치할 때는 제 1클램퍼(clamper:죔쇠)(25)는 풀려있고, 제 2클램퍼(35)는 닫혀 공급된 튜브를 죄고 있다. 이 상태는 튜브공급부가 작업대(50), 즉 굴곡형성부로 튜브(100)를 공급할 준비가 되어 있는 상태이다.

튜브의 공급은 제 2클램퍼(35)의 전진에 의해 이루어 진다. 즉, 제 2클램퍼가 튜브를 죄고 있는 상태에서 일정거리(a 라인 까지)전진하는 것이다.

그런 후 제 2클램퍼(35)는 풀리게 되고 제 1클램퍼(25)가 닫혀 공급된 튜브를 죄고 있게 된다.

한편, 작업대(50)에는 제1포머부(70)와 제2포머부(80)가 공급대축(튜브의 이동라인)에 평행하게 설치되어 있는데 각각의 포머부에는 원형이면서 회전하는 회전포머(10a, 10b)와 역시 원형이면서 그렇지만 고정되어 있는 고정포머(20a, 20b)를 구비하고 있다. 도 1에는 도시되어 있지는 않지만 포머(10a, 10b, 20a, 20b)는 원통형의 형상이다. 또한 제1포머부(70)는 작업대(50) 표면과 이면사이를 상하로 이동하게 되어 있으며, 튜브는 회전포머(10a, 10b)와 고정포머(20a, 20b)사이에서 접촉하여 위치하게 된다. 미설명부호 30은 가이드이다.

a 라인까지 이동된 튜브는 제 1클램퍼(25)에 의해 물려 있는데, 이 상태가 튜브(100)에 벤딩작용을 가할 준비가 완료된 상태이다.

먼저, 제 1포머부(70)의 회전포머(10a)가 반시계방향으로 회전하면(도 1b참조) 튜브끝단(100e)은 하부로 힘을 받게되고 또한 튜브는 축방향으로는 운동이 정지되어 있기 때문에 고정포머(20a)의 굴곡부를 중심으로 하여 굴곡작용을 받게된다. 이러한 굴곡작용은 튜브의 끝단(100e)이 반대방향, 즉 공급대방향으로 향할 때까지 계속되며, 일반적으로 회전포머(10a)의 회전은 튜브의 끝단이 적어도 초기의 위치에서 180도 회전한 위치, 즉 튜브공급부 방향으로 향하는 위치에 도달할 때까지 게속되고 벤딩에 의한 튜브응력(복원력)을 고려하여 튜브의 끝단(100e)은 원래의 위치에서보다 180도 보다는 더 큰 각도(190도)까지 위치하도록 벤딩이 진행된다.

제 1포머부(70)의 굴곡작용이 완료된 후에는 상기 제 1포머부는 작업대(50) 이면으로 하강하고 제 2포머부(80)에 의한 굴곡작용이 제 1포머부의 굴곡작용과 동일한 메카니즘으로 시작된다. 단, 회전포머(10b)의 회전방향이 시계방향으로 회전하기 때문에 튜브(100)의 끝단(100e)은 180도 회전하여 작업대 방향을 향하게 된다. 튜브의 굴곡작용이 고정포머(20b)의 굴곡부을 중심으로 진행되는 점은 제 1포머부(70)와 동일하다.

이렇게 되면 일직선이었던 튜브는 2회의 굴곡면을 갖게되는데(편의상 이를 1 serpentine bending이라고 하자, 도2참조) 계속적인 벤딩작업을 위해 이번에는 제1클램퍼(25)가 풀리고 제2클램퍼(35)가 닫히며 제2클램퍼의 전진운동으로 튜브의 다른부분이 작업대에 위치하게 된다. 이와 같은 작용에 의해 튜브의 다른 부분이 작업대에 놓이게 되면 제1클램퍼(25)는 다시 닫혀서 튜브를 죄고 있는 상태로 되고 제 2클램퍼(35)는 풀려서 후진하여 원 위치로 복귀한다.

이 상태에서 작업대(50) 밑에 위치해 있던 제1포머부(70)가 상승하여 위에서 설명한 바와 같은 작용에 의해 튜브에 벤딩작업을 진행하게 되는 것이다.(2번째의 serpentine bending 시작)

도 1에 도시되어 있고 위에서 설명한 이와 같은 벤딩장치는 1회의 이송으로 2지점 벤딩(2point bending)을 할 수 있어 작업시간을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나 위의 장치는 포머부의 고정포머(20a, 20b)가 원형인 관계로 포머의 파손이 빈번히 일어나고 포머교체에 따른 비용증가 및 조업중단과 벤딩성형부가 찌그러지는 등의 단점이 있어 왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 가늘고 긴 튜브 형상의 관에 연속적인 벤딩작용, 특히 서펜타인 벤딩(serpentine bending )을 효과적으로 가하기 위한 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉장,냉동장치의 수용 체적을 극대화하기 위한 증발기나 응축기의 와이어(튜브)의 서펜타인 벤딩에 필요한 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적 내지 장점은 이하에서 설명하는 본 발명의 사상과 이에 근거한 바람직한 실시예를 통해 명확히 이해될 것이다.

도 1a는 종래의 벤딩장치의 평면도이고,

도 1b는 도 1a중 제 1포머부를 확대한 도면이고,

도 2는 벤딩작업이 된 튜브의 형상을 나타내는 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 고정포머의 형상을 나타내기 위한 도면으로서

그 중 도 3a는 제 1포머부를 확대한 도면이고, 도 3b는 제 2포머부를 확대한 도면이고, 도 3c는 고정포머의 사시도이고, 도 3d는 고정포머의 단면도이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 고정포머와 회전포머사이에서 회전포머의 회전에 의해 적어도 한 개 이상의 튜브를 벤딩하는 벤딩형성부와 상기 벤딩형성부에 튜브를 일정거리 전진시켜 공급하고 벤딩형성부의 벤딩작업시 튜브를 클램핑 또는 언클램핑하는 튜브공급부를 포함하여서 되는 튜브 벤딩장치에서, 튜브가 회전포머의 회전으로 고정포머를 중심으로 벤딩작용을 받게 될 때 안정적인 벤딩작용을 위해 이 고정포머에 튜브의 굴곡면과 접촉하는 곡면부로부터 튜브공급부 방향으로 연장부를 형성하는 것에 의해 달성된다.

종래 고정포머는 원형인 관계로 회전포머의 설정각 이상의 회전이 발생할 시에는 튜브의 벤딩각이 지나치게 크게(180도 이상) 되어 찌그러지는 등의 불량률이높고 또한 고정포머의 파손이 빈번히 발생하였다.

이에 본 발명자는 고정포머의 형상을 종래의 고정포머의 곡면부에 튜브가 공급되어 지는 방향, 즉 튜브공급부(공급대)방향으로 연장부를 형성하여 위와 같은 문제점을 해결한 것이다.

즉, 고정포머에 일정길이의 연장부를 형성하는 것에 의해 회전포머가 정해진 각 이상으로 회전하게 되더라도 튜브에 가해지는 회전모멘트가 연장부에서 분산되기 때문에 튜브에 일정한 벤딩각을 부여할 수 있어 불량율이 현저히 감소하며 아울러 고정포머의 파손위험이 줄어든 것이다. 또한 상기 연장부는 튜브공급시, 튜브공급부로부터 공급되는 튜브를 보다 넓은 면적에서 접촉하도록 함으로써 안정적인 공급이 이루어 질 수 있다.

상기 연장부가 형성된 고정포머는 그 형상이 단면상 대략 마주보는 짧은 두 면이 곡면인 직사각형 형상이다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 튜브는 보통 2개 이상이 위 아래로 겹쳐져서 작업대로 공급되어 지므로 고정포머를 포함한 회전포머 및 가이드는 일정한 높이를 가지면서 동시에 고정포머에는 공급되는 튜브의 곡면(볼록면)이 접하도록 오목면(groove)이 형성될 수 있다. 물론 고정포머외에도 가이드 롤러 및 회전포머에도 위 오목면이 형성될 수도 있다. 보통은 5개의 겹쳐진 튜브가 공급되어 지므로 오목면은 이에 대응하여 5개가 고정포머 등의 둘레면에 형성된다.

본 발명은 또한 위 연장부가 튜브 공급부방향으로 일정한 각도로 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 경사면은 너무 과도하게 형성되는 것은 오히려 좋지 않으며 수평면에서부터 고정포머 안쪽으로 15도 정도가 바람직하다. 튜브는 벤딩작용을 받으면 일정한 반대응력(즉, 펴지려는 힘)을 갖게 되므로 정해진 벤딩각(180도)이상의 각도로 벤딩작업을 할 필요가 있기 때문에 연장부가 경사지도록 하는 것이 바람직하다.

이상의 기술적 사상은 가늘고 비교적 길이가 긴 세관(細管)의 벤딩시에 적합하며 특히 열교환을 목적으로하는 냉동/냉장/에어컨디셔너 등의 기기중 고온부로 열을 방출하고 저온부에서 열을 빼앗는 시스템구성요소, 즉 증발기 또는 응축기의 와이어의 벤딩작업시 적합하다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 입각하여 실현 가능한 실시예를 설명하나 본 발명의 범주가 이에 제한 되는 것이 아님은 자명하다.

도 3a와 도 3b에 도시된 그림은 본 발명에 따라 고정포머(200)에 연장부(202)를 형성한 것으로서 도 3a는 제 1포머부를, 도 3b는 제 2포머부를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 튜너 벤딩장치를 구성함에 있어서 그 밖의 구성요소는 종래의 것(도 1a)과 동일하다.

도 3a에 도시된 바와 같이 고정포머(200)에는 튜브(100)가 벤딩작용을 받는 부분인 곡면부(201)로부터 튜브공급방향으로 일정길이의 연장부(202)가 형성되어있으며 더욱이 이 연장부(202)는 고정포머의 축쪽으로 경사면이 형성된다. 또한 상기 곡면부(201)의 맞은편 단면은 곡면(203)으로 형성된다.

이와 같이 고정포머는 도 3a와 같이 평면도상으로는 벨트전동장치의 형상을 하고 있으며 정면으로 보면 자동차 휠을 차곡차곡 쌍아 올려 놓은 형상이다. 또한 고정포머의 연장부(202)인 경사진 둘레면에는 도 3c에 도시된 바와 같이 튜브(100)의 형상과 대응하는 오목면(도 3d, 204)이 형성되어 튜브(100)와 고정포머(200)의 접촉면적을 증가시켜 안정적인 벤딩작업이 진행되게 한다.

도 3d는 고정포머(도 3c)의 단면을 도시한 것이다.

이상과 같은 형상을 갖는 고정포머(200)는 그 형상이 원형인 경우보다 장시간의 벤딩작업에도 굴곡모멘트를 상대적으로 적게 받게 되어(도 4a 및 도 4b참조) 수명이 길며, 원하는 각의 벤딩각도로 튜브(100)에 안정적으로 벤딩작업을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 벤딩장치의 작용은 앞서 설명한 종래의 벤딩장치와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 따르면, 장시간의 벤딩조업에도 튜브 및 고정포머에 상대적으로 적은 벤딩모멘트가 작용하여 고정포머의 수명이 길며, 아울러 튜브의 벤딩불량율이 감소하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 고정포머와 회전포머사이에서 상기 회전포머의 회전에 의해 적어도 한 개 이상의 튜브를 벤딩하는 벤딩형성부와 상기 벤딩형성부에 튜브를 일정거리 전진시켜 공급하고 상기 벤딩형성부의 벤딩작업시 튜브를 클램핑 또는 언클램핑하는 튜브공급부를 포함하여서 되는 튜브 벤딩장치에 있어서,

   상기 고정포머에는 상기 튜브의 굴곡면과 접촉하는 곡면부로부터 튜브공급부방향으로 연장부가 형성된 것을 특징으로하는 튜브 벤딩장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정포머의 둘레면에는 튜브의 표면 형상에 대응하여 오목면이 형성된 것을 특징으로하는 튜브 벤딩장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 연장부는 상기 튜브공급부방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩장치.
4. 제 1항 또는 제3항에 있어서, 상기 연장부의 타측 단면은 곡면인 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩장치.
5. 제 1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브는 열교환을 목적으로하는 콘덴서 또는 증발기 와이어인 것을 특징으로 하는 튜브 벤딩장치.