KR20030001101A - 파이프 벤딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프를 벤딩하는 장치의 개량에 관한 것이다.

주요 구성으로는 수평축(3)의 중간에 파이프(100)의 원하는 벤딩곡률을 갖는 회전금형(4)을 구성하고 그 아래의 베이스(5)에는 받침실린더(20) 지지된 받침롤러(22)를 설치하며, 수평축(3)의 회전금형(4) 후단으로 지지대(6)를 돌출되게 설치한 후 지지롤러(40)를 설치하였고, 다시 그 위에는 파이프(100)의 끝단을 눌러주는 고정장치(41)를 설치하였다.

또한 수평축(3)의 양단에는 피니언(30)을 구성하고 그 아래의 양측 프레임(2)에는 각각 구동실린더(31)(31')를 설치한 후 구동실린더(31)(31')의 로드(32)에는 각각 래크기어(33)(33')를 연결하여 상기의 피니언(30)과 맞물리게 함으로써 구동실린더(31)(31')가 번갈아 작용함에 따라 수평축(3)이 회전을 반복토록 구성함을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명의 벤딩장치에 의하면, 파이프의 비틀림을 원천적으로 해결할 수 있게 되었고 파이프의 변형이나 마모 등이 없이 원하는 형상을 정확하게 벤딩할 수 있는 것으로, 결국 본 발명에 의한 벤딩장치에 의하면 종래와 같은 크기의 동력을 사용하더라도 한번에 벤딩할 수 있는 량을 종래에 비하여 두배로 증가시킬 수 있고, 속도 또한 종래에 비하여 두배로 빨라지므로, 결국 종래에 비하여 정확하고 매끈한 제품을 생산하면서도 4배 정도의 생산량 증대를 가져올 수 있다.

Description

파이프 벤딩장치{A pipe bender}

본 발명은 파이프를 벤딩하는 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 자동차의 트렁크리드용 힌지파이프나 연료파이프 및 기타의 산업전반에 사용되는 다양한 용도의 각형 또는 원형 파이프를 임의의 곡률을 갖도록 벤딩하는 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 파이프를 벤딩하는데는 유압벤딩기와 CNC벤딩기 등과 같은 것들이 있는데, 이러한 일반적인 벤딩기들은 벤딩각도가 정확하지 못하면서 벤딩에 의해 생성되는 곡면부가 매끄럽지 않게 되며, 소요되는 동력에 비해 생산량이 매우 낮아서 비효율적인 문제가 있었다.

특히 종래의 일반적인 벤딩장치는 원하는 곡률을 가진 회전금형을 중앙에 수직으로 세워 고정되게 하고 곡률의 시작점 위치에 파이프의 일단을 고정시킨 후 롤러가 회전금형의 외면에 파이프를 밀착시키면서 회전금형의 주변을 수평이동함으로써 회전금형의 곡률과 같은 곡률을 가진 파이프를 생산하고 있다.

이러한 벤딩장치의 문제점을 짚어보면, 먼저 롤러가 불규칙한 형상을 갖는 회전금형의 외주를 따라 이동을 하면서 파이프를 벤딩하여야 하므로 롤러가 정확하게 필요한 이동궤도를 갖게하는 것이 어렵고 따라서 불필요하게 많은 동력을 필요로하게 된다.

또 파이프의 일측단은 벤딩기에 물려주게 되지만 타측은 자유상태로 두어야 하므로 파이프의 물려주는 위치의 반대쪽이 벤딩작업도중에 아래로 쳐지려는 힘이 작용을 하고 그러한 상태에서 벤딩을 완료하면 파이프가 조금씩 뒤틀린 상태로 벤딩이되는 현상이 발생하므로 제품의 불량률이 매우 높게되는 문제가 있다.

또한 종래의 벤딩장치는 파이프를 클램핑하는 부분이 실린더의 작용에 의해 파이프의 양측면만을 물어주는 구성이므로 견고하면서도 안정적으로 물어주지 못하였던 것이고, 따라서 파이프를 벤딩하는 중에 물려있던 부분이 이탈되거나 물려있던 부분에 흠이 과도하게 생기는 등 이 또한 불량률이 높아지는 중대한 이유중의 하나었던 것이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점들을 감안하여 안출한 것으로, 파이프를 벤딩하는 장치의 전반적인 시스템을 수직형으로 개선하여 벤딩작업중의 비틀림을 원천적으로 제거하고 동력장치의 개선으로 큰 힘을 필요로 하지 않으면서 작업능률을 극대화 하며, 아울러 파이프를 클램핑하는 구조를 개선하여 벤딩이 완성될 때까지 파이프가 안정되게 지지되면서 물림에 의한 흠의 발생도 최소화 할 수 있게 함을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 도시한 정면도

도 2는 도 1의 A-A에서 본 측단면도

도 3은 도 1의 B-B에서 본 측단면도

도 4는 도 3의 작용상태도로서 벤딩작업을 시작하는 시점의 상태도

도 5는 도 3의 작용상태도로서 벤딩작업이 완료되는 시점의 상태도

도 6은 도 3의 'C'에서 바라본 확대도

도 7은 도 6의 사시도

***도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 벤딩장치 2: 프레임 3: 수평축

4: 회전금형 5: 베이스 6: 지지대

10: 클램핑장치 11: 물림실린더 12: 작용간

13: 승강대 14, 14': 고정구 15: 경사면

16, 16': 작용구 17: 경사면 18: 스프링

20: 받침실린더 21: 로드 22: 받침롤러

30: 피니언 31, 31': 구동실린더 32: 로드

33, 33': 래크기어 40: 지지롤러 41: 고정장치

42: 실린더 43: 로드 44: 고정구

100: 파이프

본 발명의 벤딩장치는 프레임을 양측에 세워 구성한 후 상단에 수평축을 설치하고, 수평축에 회전금형을 설치함과 아울러 회전금형에 의한 곡률과 반대형상의곡률을 갖도록 하는데 필요한 지지롤러등을 구성하여 수평축에 의하여 회전토록 함으로로써 벤딩이 수직형으로 이루어지도록 하며, 수평축이 두개의 래크에 의해 회전되는 방식으로 개선하여 동력의 전달이 균일하면서도 안정적으로 이루어지게 함을 특징으로 하고 있다.

또한 수평축의 회전금형 아래에 완충 및 탄성기능이 있는 받침롤러를 설치하여 벤딩과정에서 파이프를 받치면서 회전금형에 밀착시키는 작용을 하면서 벤딩에 의한 파이프의 움직임을 따라 회전작용도록 함으로써 파이프의 외면에 흠이 생기거나 무리한 응력이 가해지는 것을 방지토록 하며, 아울러 파이프를 물어주는 장치를 개선하여 견고하게 파이프를 지지함과 동시에 물리는 부분에 흠이 생기는 것을 방지토록 한 것이다.

이하는 발명을 구현하기 위한 바람직한 구성 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 벤딩장치(1)의 전반적인 구성을 알 수 있는 정면도로서, 좌우측에 프레임(2)을 세워 설치하였고 그 사이의 상부에 수평축(3)이 설치됨을 알 수 있다. 상기 수평축(3)의 중간에는 파이프(100)의 원하는 벤딩곡률을 갖는 회전금형(4)을 구성하였다.

회전금형(4)의 하단부에는 파이프(100)를 물리는 클램핑장치(10)를 구성하였으며, 그 아래의 베이스(5)에는 받침실린더(20)를 구성한 후 그 로드(21)에 받침롤러(22)를 설치함으로써 파이프(100)가 벤딩될 때 받쳐주는 기능을 하도록 하였다.

수평축(3)의 양단에는 피니언(30)을 구성하고 그 아래의 양측 프레임(2)에는각각 구동실린더(31)(31')를 설치한 후 구동실린더(31)(31')의 로드(32)에는 각각 래크기어(33)(33')를 연결하여 상기의 피니언(30)과 맞물리게 함으로써 구동실린더(31)(31')가 번갈아 작용함에 따라 수평축(3)이 회전을 반복토록 구성하였음을 알 수 있다. 상기의 구성은 도 2에 잘 나타나 있다.

또한 수평축(3)의 회전금형(4) 상부에는 파이프(100)를 벤딩하는 과정에서 파이프(100)의 물리지 않은 후단 쪽이 회전금형(4)에 의해 굴곡지는 반대방향으로 굴곡지도록 할 때 이를 받쳐주기 위한 지지롤러(40)가 구성되어 있고, 또 그 상부에는 벤딩이 막 완료되는 시점에서 파이프(100)가 원래의 상태로 되돌아 가려는 성질(스프링 백)을 막아주도록 벤딩된 형태를 잠시 유지하여 주기위하여 파이프(100)의 끝단을 눌러주는 고정장치(41)가 설치되어 있음을 알 수 있다.

도 2는 도 1의 A-A방향에서 본 단면도로서, 수평축(3)의 양단에 설치된 피니언(30)과 상기 래크기어(33)(33')가 맞물리는 상태를 명확히 알 수가 있는데, 일측의 래크기어(33)는 하강한 상태이고 이때 다른 래크기어(33')는 상승한 상태이다.

도 3은 도 1의 B-B방향에서 본 단면도로서, 수평축(3)의 후단으로 지지대(6)를 돌출되게 설치한 후 그 상부의 회전금형(4) 바로 위쪽에 지지롤러(40)를 설치한 상태를 볼 수 있고, 다시 그 위에는 고정장치(41)를 설치하였는데, 고정장치(41)는 각 실린더(42)를 설치한 후 로드(43)에 고정구(44)를 설치하여 실린더(42)가 작용하면 고정구(44)가 승강을 하도록 구성한 것이다.

또한 파이프(100)를 고정시키는 클램핑장치(10)가 설치된 것을 볼 수가 있는데, 도 6 및 도 7에 더욱 자세한 구성을 도시하였다. 즉, 지지대(6)의 후단에 물림실린더(11)를 설치하고 지지대(6)의 아래에는 상기 물림실린더(11)의 작용으로 지렛대 운동을 하는 작용간(12)을 구성한 후 그 선단에 파이프(100)의 선단이 얹혀지는 승강대(13)를 연결하였다.

승강대(13)의 상면 가장자리에는 고정구(14)(14')를 고정시키는데, 고정구(14)(14')는 마주보는 쪽에 각각 아래가 돌출되는 형태의 경사면(15)을 가지게 하고 각 고정구(14)(14')의 경사면(15) 쪽에는 다시 반대형상의 경사면(17)을 가진 작용구(16)(16')를 각각 설치하되 승강대(13)와 작용구(16)(16')의 사이에는 스프링(18)을 설치하였으며, 이러한 작용구(16)(16') 사이의 공간이 파이프(100)의 선단이 얹혀지는 공간이 되도록 한 것이다.

작용구(16)(16')의 상면은 회전금형(4)의 하단에 닿아 상승이 제한되게 한다.

클램핑장치(10)의 작용을 보면, 물림실린더(11)의 작용으로 작용간(12)이 젖혀지면서 승강대(13)를 들어올리게 되고 작용구(16)(16')가 제한을 받는 상태에서 승강대(13) 및 고정구(14)(14')가 상승을 하므로 경사면(15)(17)의 마찰로 인해 작용구(16)(16')는 중앙으로 모여지면서 파이프(100)를 물어주는 것이다.

따라서 본 발명의 클램핑장치(10)에 의하면 파이프(100)의 상단은 승강대(13)의 상승에 의해 회전금형(4) 하단에 밀착이 되고 하단은 승강대(13)에 밀착이 되며, 아울러 파이프(100)의 양측면은 작용구(16)(16')에 의해 압착이 가해지므로 결론적으로 4방향에서 골고루 파이프(100)를 잡아주는 결과가 되므로 벤딩과정 중에서 이탈이 되는 염려도 없고 파이프(100)의 표면에 흠이 생기는 우려도최소화되는 것이다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 구성은 하나의 회전금형(4)에 두개의 사각형 파이프(100)를 벤딩하고 수평축(3)에 두개의 회전금형(4)을 설치한 구성실시예를 도시한 것으로, 이분야에서 통상의 지식을 가진자가 회전금형(4)의 숫자를 증가시키고 동력의 크기를 증가시키면 한번에 더욱 많은 파이프(100)를 벤딩할 수 있을 것이며, 또한 회전금형(4)과 받침롤러(22) 및 작용구(16)(16') 등의 형상을 변경한다면 여러가지 단면형태의 파이프를 벤딩작업 할 수가 있고 또한 회전금형(4)의 곡률형상을 변경하면 임의의 여러가지 형태로 파이프를 벤딩할 수 가 있을 것이다.

도면중 미 설명된 부호 34는 래크기어 가이드, 45는 고정구의 작용을 위한 가이드봉이다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 도 4 및 도 5을 참조하여 살펴본다.

먼저 파이프(100)를 클램핑장치(10) 물려야 하는데, 파이프(100)의 선단을 클램핑장치(10)의 작용구(16)(16') 사이에 밀어넣고 작용을 시작한다.

최초에 물림실린더(11)가 작용을 하여 앞에서 설명한 바와 같은 작용으로 파이프(100)를 클램핑한 후에는 받침실린더(20)가 작용을 하여 받침롤러(22)가 파이프(100)의 아랫부분을 받쳐준다.

그 후 구동실린더(31)(31')가 작용을 시작하는데, 두개의 구동실린더(31)(31')가 반대로 작용을 하여 일측의 래크기어(33)는 상승을 하고 다른 래크기어는(33')는 하강을 함으로써 피니언(30)이 회전을 하게되는 것이며, 따라서 수평축(3)이 회전을 하는 것이다.

이러한 작용에서는 반대로 작용하는 두개의 래크기어(33)(33')에 의해 수평축(3)을 회전시키므로 회전력을 적게 들이고도 균일하고 안정적인 작용이 가능한 것이다.

이를 종래와 비교를 하면, 종래의 벤딩장치는 고정된 금형의 주변을 로울러가 타고 회전하면서 파이프를 벤딩하도록 구성되어 있으므로 큰 힘을 필요로 하고 회전의 처음과 끝에 필요한 회전력이 달라서 균일하고 안정적인 회전이 불가능한 것이다.

수평축(3)의 회전에 의해 회전금형(4)이 회전을 하면서 파이프(100)를 벤딩하게 되는데 필요한 곡률을 가진 회전금형(4)이 파이프(100)를 물고 감으면서 회전을 하게되고 받침롤러(22)가 파이프(100)를 회전금형에 밀착하는 힘을 가해줌과 동시에 회전이 가능하므로 파이프(100)가 벤딩이 되면서 받침롤러(22)에 닿는 부분이 미끄러지더라도 흠이 발생하거나 과도한 마찰이 생기는 것도 방지가 된다.

받침롤러(22)는 받침실린더(20)에 설치되어 있으므로 회전금형(4)의 돌출된 부분이 근접을 하면 힘을 가하면서도 밀려나게 되는 것으로, 유압 또는 공압에 의한 실린더의 특성에 의해 완충기능을 가지므로 파이프(100)를 회전금형(4)에 밀착시키는 작용을 계속할 수가 있다.

파이프(100)가 휘어지면서 끝단에 지지롤러(40)에 닿게되고 계속하여 회전금형(4)이 회전을 하면 받침롤러(22)가 회전금형(4)과 지지롤러(40) 사이를 눌러주는 작용을 하여 파이프(100)가 회전금형(4)과는 반대방향으로 휘어지게 된다.

회전금형(4)이 정회진 회전을 완료하면, 고정장치(41)가 작용을 하는데, 실린더(42)가 작용을 하면 고정구(44)가 파이프(100)의 끝단을 눌러 잠시 시간이 흐른후 복귀를 한다.

그 후에는 받침실린더(20)가 작용을 하여 파이프(100)를 물고 있던 받침롤러(22)가 원복을 하고 동시에 물림실린더(11)가 원복을 하여 처음과 반대작용을 하면서 고정구(14)(14')가 벌어지므로 파이프(100)를 제거할 수 있게 된다.

파이프(100)를 제거한 후에는 구동실린더(31)(31')가 복귀작용을 하여 수평축(3)을 원복시킴으로써 다음의 작업을 할 수 있는 상태를 만들어 준다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 벤딩장치에 의하면, 여러면에서 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 갖게 되는데, 먼저 본 고안의 벤딩장치는 파이프 벤딩작용이 수직형으로 이루어지므로 파이프의 하중이 벤딩되는 방향으로 작용을 하여 벤딩에 아무런 영향을 주지 않게 되어 파이프의 비틀림을 원천적으로 해결할 수 있게 되었다.

또한 종래에는 금형이 고정된 상태에서 밀착롤러가 파이프를 강제로 밀면서 벤딩을 하므로 파이프의 표면에 연속적인 응력이 과다하게 작용하여 마찰과 마모에 의해 표면에 변형이나 균열이 생기는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 벤딩장치에 의하면 회전금형이 파이프를 감으면서 회전을 하게 됨과 아울러 받침롤러 또한 그에 대응하여 회전하면서 파이프를 회전금형에 밀착시키는 힘을 유지하게 되는 것으로, 이는 파이프의 벤딩에 의해 표면에 연속으로 발생하는 응력이 점이동으로 작용을 하므로 파이프의 변형이나 마모 등이 없이 원하는 형상을 정확하게 벤딩할 수 있는 것이고, 이러한 점이 벤딩에 따른 동력의 소요를 줄일 수 있으면서 벤딩에 필요한 속도 또한 단축되는 장점으로 이어진다.

따라서 본 발명에 의한 벤딩장치에 의하면 종래와 같은 크기의 동력을 사용하더라도 한번에 벤딩할 수 있는 량을 종래에 비하여 두배로 증가시킬 수 있고, 속도 또한 종래에 비하여 두배로 빨라지므로, 결국 종래에 비하여 정확하고 매끈한 제품을 생산하면서도 4배 정도의 생산량 증대를 가져올 수 있다.

그리고 이러한 생산속도의 향상을 가져올 수 있는 또 다른 이유로, 회전금형을 회전시키기 위한 동력의 전달이 두개의 래크기어와 피니언에 의해 이루어짐으로써 동력의 낭비를 줄이면서 안정적인 동력을 전달할 수 있는 것이고 따라서 큰 동력을 들이지 않고도 한꺼번에 많은 량의 파이프를 동시에 벤딩작업할 수 있게 해주는 것이다.

또한 파이프를 클램핑하는 구성도 파이프를 전체적으로 압착하도록 개선함으로써 파이프의 물림부분에 흠이 발생하는 것을 최소화 할 수 있고 벤딩작업중 파이프의 움직이거나 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 벤딩장치는 생산성과 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 유용한 발명라 할 수 있다.

Claims (3)

1. 좌우측에 세워 설치한 프레임(2) 사이의 상부에 수평축(3)을 설치하고 상기 수평축(3)의 중간에 파이프(100)의 원하는 벤딩곡률을 갖는 회전금형(4)을 구성하며,

   그 아래의 베이스(5)에는 받침실린더(20)를 구성한 후 그 로드(21)에 받침롤러(22)를 설치함으로써 파이프(100)가 벤딩될 때 받쳐주도록 하며,

   수평축(3)의 회전금형(4) 후단으로 지지대(6)를 돌출되게 설치한 후 그 상부의 회전금형(4) 바로 위쪽에는 파이프(100)를 벤딩하는 과정에서 파이프(100)의 물리지 않은 후단 쪽이 회전금형(4)에 의해 굴곡지는 반대방향으로 굴곡지도록 할 때 이를 받쳐주기 위한 지지롤러(40)를 설치하였고,

   다시 그 위에는 벤딩이 막 완료되는 시점에서 파이프(100)가 원래의 상태로 되돌아 가려는 성질(스프링 백)을 막아주도록 벤딩된 형태를 잠시 유지하여 주기위하여 파이프(100)의 끝단을 눌러주는 고정장치(41)를 설치하되, 고정장치(41)는 각 실린더(42)를 설치한 후 로드(43)에 고정구(44)를 설치하여 실린더(42)가 작용하면 고정구(44)가 승강을 하도록 구성함을 특징으로 하는 파이프 벤딩장치.
2. 제 1항에 있어서,

   회전금형의 하단에 파이프(100)를 고정시키는 클램핑장치(10)를 구성하되, 지지대(6)의 후단에 물림실린더(11)를 설치하고 지지대(6)의 아래에는 상기 물림실린더(11)의 작용으로 지렛대 운동을 하는 작용간(12)을 구성한 후 그 선단에 파이프(100)의 선단이 얹혀지는 승강대(13)를 연결하며,

   승강대(13)의 상면 가장자리에는 고정구(14)(14')를 고정시키는데, 고정구(14)(14')는 마주보는 쪽에 각각 아래가 돌출되는 형태의 경사면(15)을 가지게 하고 각 고정구(14)(14')의 경사면(15) 쪽에는 다시 반대형상의 경사면(17)을 가진 작용구(16)(16')를 각각 설치하되 승강대(13)와 작용구(16)(16')의 사이에는 스프링(18)을 설치함을 특징으로 하는 파이프 벤딩장치.
3. 제 1항에 있어서,

   수평축(3)의 양단에는 피니언(30)을 구성하고 그 아래의 양측 프레임(2)에는 각각 구동실린더(31)(31')를 설치한 후 구동실린더(31)(31')의 로드(32)에는 각각 래크기어(33)(33')를 연결하여 상기의 피니언(30)과 맞물리게 함으로써 구동실린더(31)(31')가 번갈아 작용함에 따라 수평축(3)이 회전을 반복토록 구성함을 특징으로 하는 파이프 벤딩장치.