KR20050034180A - Hair Pin 2 열의 수직 동시 조립법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어컨 열교환기의 hair pin 자동 조립 방법에 관한 것으로, hair pin holder가 최 상부에 위치할 때 hair pin(a1)들의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름(5)부는 상호 최대로 벌어진 상태가 되며, 하강하여 hair pin(a1)들의 끝이 fin stack(a2)에 삽입되기 시작하면 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)가 상호 밀착되기 시작하여 hair pin 누름부(5)의 개별 hair pin 누름판(6)이 각 hair pin U형 굽힙부 외면을 수직 하방으로 누르며, hair pin(a1)을 누르는 과정 중 hair pin(a1)들의 삽입저항력으로 인하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)의 간격이 점차 작아져 마침내 hair pin(a1)을 하부로 누르는 힘이 hair pin 고정판(3)을 수평으로 받쳐주는 스프링(4)의 힘을 이기고 hair pin 고정판(3)을 hair pin(a1) 진행 방향으로 회전시켜줌으로써 hair pin 고정판(3) 위에 고정된 모든 hair pin(a1)들이 hair pin 고정판(3)들로부터 벗겨져 fin stack(a2)에 완전히 삽입되며, 다시 hair pin hoder가 최 하부로부터 상승하기 시작하면 hair pin 고정부(2)의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)는 상호 최대 간격으로 벌어져 양 측면에 정렬된 hair pin(a1)들이 다시 hair pin 고정부(2)에 삽입 가능한 원 상태가 되는 hair pin holder와 상호 벌어진 상부 좌우 롤러 사이에 stack pin holder(a4) 하부로 돌출된 stack pin(a3) 끝 부분이 들어오면 좌우 일정한 거리만큼 상호 좁혀(평행사변형 기구, 벨 크랭크와 공압실린더 이용)진 후 그 중 하나의 롤러를 회전시켜 꽉 쥐어진 stack pin(a3)들을 stack pin holder(a4) 하부로 뽑아내는 능동 롤러 쌍과 다른 한 쌍의 하부 롤러(11)는 통상 상호 닫혀 있으며(스프링과 평행사변형 기구 이용), 두 롤러 사이에 stack pin(a3)이 들어오면 그 중 하나의 롤러가 stack pin(a3)들에 의하여 강제로 양쪽으로 평행하게 벌어지며 stack pin(a3)들을 계속 꽉 조여 주는 역할만 하는 수동 롤러 쌍으로 구성된 stack pin 제거 및 삽입용 두 쌍의 롤러와 hair pin(a1) 조립 중 hair pin 외면과 fin hole 내면 사이의 마찰 저항을 줄이기 위하여 fin stack(a2) 측면에 평판을 매개로 밀착하여 장착된 fin stack 진동용 선형 진동기(9)로 구성된다. 본 발명에 따르면, hair pin 누름부(5)와 hair pin 고정부(2)로 이루어진 hair pin holder를 이용하여 총 24개 두 열의 hair pin(a1)을 fin stack(a2)에 동시 조립하고, hair pin(a1) 조립시 별도로 요구되는 고가의 stack pin(a3) 제거기를 단순한 두 쌍의 롤러(10, 11)로 구현함으로써 hair pin(a1) 수동 조립시의 작업자 작업기피와 생산성 저하 문제를 해결하고 hair pin 자동 조립시 요구되는 과대한 설비비를 줄일 수 있다.

Description

Hair Pin 2 열의 수직 동시 조립법{Vertical Simultaneous Assembly Method for Two Lines of Hair Pins}
본 발명은 에어컨 열교환기 용 hair pin의 자동 조립 방법에 관한 것으로, 특히 열 교환기 주 요소인 fin stack의 hair pin 삽입 구멍에 hair pin들을 조립한 후 hair pin 동관을 확관하여 fin stack과 hair pin을 상호 강제 결합하는 방식으로 제작하는 열교환기의 hair pin 자동 조립 방법에 관한 것이다.
현재 국내 모든 에어컨 열교환기 생산라인의 경우 작업자가 직접 hair pin을 수동으로 조립하고 있으며, 국외 일부 자동화 율이 높은 에어컨 열교환기 생산 hair pin 조립공정 경우도 자동 조립상의 기술적·경제적 이유로 인하여 기도입한 hair pin 자동조립설비를 다시 철거하는 실정이다.
국내 hair pin 조립 공정에는 생산 cycle time에 따라 작업자 4∼5 명 혹은 2 명이 한 조가 되어 작업을 전담하고 있다. Hair pin 외경과 fin hole 직경의 차가 0.2mm에 불과하고 초기 조립이 성공적인 hair pin 경우도 후속 hair pin 조립 과정 중 hair pin 끝의 내부 fin hole 테두리와의 맞물림, hair pin 외면 마찰저항으로 인하여 hair pin 조립작업은 큰 숙련이 요구되는 작업이다. 비 숙련자의 경우, hair pin 조립 초기 hair pin 두 관의 벌어진 간격이 통상 fin hole들 간 피치보다 크기에 hair pin 두 관의 간격을 한 손으로 쥐고 좁히며 두 관의 끝을 동시에 두 개의 fin hole 입구에 정확히 조립해야하고 다른 한 손으로 hair pin 전체를 직선으로 밀어주어야 하는 작업의 어려움 때문에 작업속도가 숙련자의 절반에 불과하고 실패 확률도 높아 조립 실패로 굽어진 hair pin의 폐기 량도 상대적으로 많아진다. Hair pin 작업을 적어도 6개월 이상 지속하여 숙련도를 높인 후에도, 까다로운 작업의 단순반복수행과 hair pin 전 길이를 밀어주는데 어깨에 걸리는 큰 부하로 인하여 전담작업자가 타 작업 부서로 계속 옮겨가고 있기에 자동화가 시급한 실정이다. 그래서 일부 업체의 경우는 열교환기 생산라인의 공정 중 이 공정만 분리하여 외부 소규모 업체에 외주 처리하고 있다.
현재 일본의 에어컨 열 교환기 생산라인의 완전 자동화를 추진하는 한 업체의 경우 직교 로봇을 이용하여 hair pin을 동시에 2 개씩 fin stack에 조립해 주고 있다. 이로 인하여 한 열당 13개의 hair pin이 요구되는 두 열 hair pin 구조 열교환기의 경우 13 대의 hair pin 삽입 로봇이 요구된다. 또한 stack pin 반송과 hair pin 조립을 위한 fin stack 고정용 stack pin을 제거해 주기 위한 동일한 수의 stack pin 제거 로봇이 별도로 요구되기에 hair pin 조립 자동화 설비비 규모가 무척 커진다.
국내 hair pin 수동 조립의 문제와 일본의 과도한 hair pin 자동 조립 설비비의 문제를 해결하기 위한 24개의 hair pin 두 열을 동시에 자동 조립할 수 있는 저가격의 hair pin 자동 조립 방법을 제시하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 hair pin 자동 조립 중 hair pin의 U자 굽힘부 상부에 직접 접촉하여 24개 hair pin들을 동시에 아래로 눌러주는 개별 hair pin 누름판들로 구성된 hair pin 누름부, 24개 hair pin들의 U자 굽힘부 하부를 동시에 받쳐주며 hair pin들을 수직자세로 유지시켜주는 개별 hair pin 고정판들로 구성된 hair pin 고정부로 이루어진 hair pin holder와 hair pin 조립 과정 중 fin stack에 삽입된 모든 stack pin들을 동시에 제거하기 위한 상하부 두 쌍의 롤러로 구성된 stack pin 제거기와 조립 중 hair pin 외면과 fin hole 내면 사이의 마찰 저항을 줄이기 위한 선형 fin stack 진동기로 구성된다.
이하 본 발명을 예시한 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1 은 hair pin holder 구조도이고, 도 2 는 hair pin 누름부와 hair pin 고정부의 구조도, 도 3 은 hair pin들을 hair pin 고정부에 걸어주는 hair pin 정렬기, 도 4 는 stack pin 제거기 예시도, 도 5 는 stack pin 삽입기 예시도이다. 도 1 좌측 그림에서 hair pin 고정부(2)는 hair pin 고정부 압착 스프링(1)을 매개로 hair pin 누름부(5) 하부에 끼워지며, 도 1 우측 그림은 hair pin 고정부(2)의 모든 고정판들 위에 hair pin (a1) 24개가 끼워진 상태이다. 도 2 에서 hair pin 누름부(5) 밑 부분은 hair pin 굽힘부 대응 ∩ 형상을 가진 개별 hair pin 누름판(6) 들로 구성되며, 동시에 hair pin 고정부(2)는 hair pin 삽입 방향으로 상대회전이 가능한 개별 hair pin 고정판(3)과 hair pin 고정판(3)을 수평으로 지지해 줄 수 있는 hair pin 고정판 지지 스프링(4)으로 구성된다. 도 3 은 두 열의 hair pin(a1) 들을 hair pin 고정부(2) 양쪽에서 동시에 hair pin 고정부(2) 양쪽 개별 hair pin 고정판(3)들 위에 걸어주기 위하여 hair pin 정렬봉(7) 위에 정렬해 둔 상태이다. 도 4 는 fin stack(a2) 상부에서 hair pin(a1)을 조립하며 동시에 fin stack(a2) 하부에서 stack pin(a3)을 제거하기 위한 fin stack(a2) 하부 stack pin 제거용 상부 롤러 쌍(10)과 제거된 stack pin(a3)을 파지하기 위한 하부 롤러 쌍(11)를 보이며, hair pin(a1)을 조립 작업 중 fin stack(a2)를 진동시키기 위한 fin stack 진동기(9)가 하나의 평판을 매개로 fin stack(a2)우측에서 fin stack(a2)를 누르고 있다. 도 5 는 stack pin 제거기에 적용된 상 하부 롤러 두 쌍을 이용하여 stack pin(a3)들을 다시 빈 stack pin holder(a4)에 끼워주는 stack pin 삽입기를 보인다.
이하 본 발명의 작동을 상세히 설명한다.
도 3 에서 hair pin 조립을 위하여 hair pin holder 양 측면 hair pin 정렬봉(7)들 위의 hair pin(a1)들이 하나씩 분리되어 중력에 의하여 hair pin 고정부 개별 고정판(3) 위에 낙하하여 고정되고, hair pin 고정판(3)은 스냅 훅(압축 스프링이용)에 의하여 hair pin 굽힘부 내측면이 고정되며, 이때 빗 형상 hair pin 외면 가이드(8)의 효과적 작용을 위하여 모든 hair pin(a1)들은 hair pin holder 중앙을 관통하는 수직면에 대해 hair pin 하부 쪽이 hair pin 상부보다 양쪽으로 약간 더 벌어지도록 hair pin 고정판(3)의 hair pin 접촉부 형상이 가공된다. 도 1 에서 Hair pin holder가 최 상부에 위치할 때 hair pin(a1)들이 hair pin holder에 모두 삽입 고정되면 hair pin(a1)들의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름(5)부는 상호 최대로 벌어진 상태가 되며, 이 상태에서 hair pin holder가 하강하여 hair pin(a1)들의 끝이 fin stack(a2)에 삽입되기 시작하면 마찰저항에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)가 상호 밀착되기 시작하여 hair pin 누름부(5)의 개별 hair pin 누름판(6)이 각 hair pin U형 굽힙부 외면을 수직 하방으로 누르며, hair pin(a1)을 누르는 과정 중 hair pin(a1)들의 삽입저항력으로 인하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)의 간격이 점차 작아져 마침내 hair pin(a1)을 하부로 누르는 힘이 hair pin 고정판(3)을 수평으로 받쳐주는 스프링(4)의 힘을 이기고 hair pin 고정판(3)을 hair pin(a1) 진행 방향으로 회전시켜줌으로써 hair pin 고정판(3) 위에 고정된 모든 hair pin(a1)들이 hair pin 고정판(3)들로부터 벗겨지며, hair pin 고정판(3)에서 벗겨진 모든 hair pin(a1)들은 계속적인 hair pin 누름판(6)의 누르는 힘에 의하여 fin stack(a2)에 완전히 삽입되며, 다시 hair pin holder가 최 하부로부터 상승하기 시작하면 hair pin 고정부(2)의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)는 상호 최대 간격으로 벌어져 hair pin holder 양 측면에 정렬된 hair pin(a1)들이 다시 hair pin 고정부(2)에 삽입 가능한 원 상태가 된다. Fin stack(a2) 상부로부터 hair pin(a1)들이 조립되며 하강하는 동안 fin stack(a2) 내부의 stack pin(a3) 은 하강하는 hair pin(a1)의 진행을 방해하지 않도록 fin stack(a2) 하부 두 쌍의 롤러에 의하여 stack pin holder(a4) 하부로 제거되며, 이 때 stack pin 제거기 역할을 하는 두 쌍의 롤러 중 상부 한 쌍의 롤러(10)는 통상 일정한 간격으로 상호 열려 있으며, 상호 벌어진 상부 좌우 롤러 사이에 stack pin holder(a4) 하부로 돌출된 stack pin(a3) 끝 부분이 들어오면 좌우 일정한 거리만큼 상호 좁혀(평행사변형 기구, 벨 크랭크와 공압실린더 이용)진 후 그 중 하나의 롤러를 회전시켜 꽉 쥐어진 stack pin(a3)들을 stack pin holder(a4) 하부로 뽑아내는 능동 롤러 쌍이고, 다른 한 쌍의 하부 롤러(11)는 통상 상호 닫혀 있으며(스프링과 평행사변형 기구 이용), 두 롤러 사이에 stack pin(a3)이 들어오면 그 중 하나의 롤러가 stack pin(a3)들에 의하여 강제로 양쪽으로 평행하게 벌어지며 stack pin(a3)들을 계속 꽉 조여 주는 역할만 하는 수동 롤러 쌍이며, 두 쌍의 롤러 중 상부 능동 롤러 쌍의 개폐 및 회전 제어는 stack pin holder(a4)의 위치와 stack pin(a3) 제거·삽입시 stack pin(a3) 끝단의 위치를 리밋 스위치로 검출한 신호를 이용하며, stack pin(a3) 제거용 상부 롤러의 회전 시작 시각과 회전 속도는 hair pin 조립기의 hair pin(a1) 삽입 시작과 삽입 속도정보에 의존하여 제어되며, 빈 stack pin holder(a4) 하부로부터 stack pin holder(a4)에 삽입된 stack pin(a3)이 상승 중 일정높이에서 안정되게 멈추어 stack pin holder(a4)에 고정될 수 있도록 stack pin(a3) 하부 일정 위치에 stack pin(a3) 외경을 따라 홈이 가공되어 stack pin(a3)이 상승 중 이 원형 홈이 stack pin holder(a4)의 stack pin(a3) 삽입 hole에 장착된 스냅 훅(압축 스프링과 롤러이용)에 맞물리면 stack pin(a3)은 상승을 멈추고 stack pin holder(a4)에 고정되는 구조이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, hair pin 누름부(5)와 hair pin 고정부(2)로 이루어진 hair pin holder를 이용하여 총 24개 두 열의 hair pin(a1)을 fin stack(a2)에 동시 조립하고, hair pin(a1) 조립시 별도로 요구되는 고가의 stack pin(a3) 제거기를 단순한 두 쌍의 롤러(10, 11)로 구현함으로써 hair pin(a1) 수동 조립시의 작업자 작업기피와 생산성 저하 문제를 해결하고 hair pin 자동 조립시 요구되는 과대한 설비비를 줄일 수 있다.
도 1 은 Hair Pin Holder 구조도
도 2 는 Hair Pin 누름부와 Hair Pin 고정부의 구조도
도 3 는 Hair Pin들을 Hair Pin 고정부에 걸어주는 Hair Pin 정렬기 예시도
도 4 은 Stack Pin 제거기 예시도
도 5 은 Stack Pin 삽입기 예시도
a1: Hair Pin a2: Fin Stack
a3: Stack Pin a4: Stack Pin Holder
1 : Hair Pin 고정부 압착 스프링 2 : Hair Pin 고정부
3 : Hair Pin 고정판 4 : Hair Pin 고정판 지지 스프링
5 : Hair Pin 누름부 6 : Hair Pin 누름판
7 : Hair Pin 정렬봉 8 : 빗 형상 hair pin 외면 가이드
9 : 선형 Fin Stack 진동기 10 : Stack Pin 제거용 상부 롤러 쌍
11 : Stack Pin 제거용 하부 롤러 쌍

Claims (3)

  1. 최 상부에 위치할 때 hair pin(a1)들의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름(5)부는 상호 최대로 벌어진 상태가 되며, 하강하여 hair pin(a1)들의 끝이 fin stack(a2)에 삽입되기 시작하면 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)가 상호 밀착되기 시작하여 hair pin 누름부(5)의 개별 hair pin 누름판(6)이 각 hair pin U형 굽힙부 외면을 수직 하방으로 누르며, hair pin(a1)을 누르는 과정 중 hair pin(a1)들의 삽입저항력으로 인하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)의 간격이 점차 작아져 마침내 hair pin(a1)을 하부로 누르는 힘이 hair pin 고정판(3)을 수평으로 받쳐주는 스프링(4)의 힘을 이기고 hair pin 고정판(3)을 hair pin(a1) 진행 방향으로 회전시켜줌으로써 hair pin 고정판(3) 위에 고정된 모든 hair pin(a1)들이 hair pin 고정판(3)들로부터 벗겨져 fin stack(a2)에 완전히 삽입되며, 다시 최 하부로부터 상승하기 시작하면 hair pin 고정부(2)의 무게와 hair pin 고정부(2)를 하부로 누르는 스프링(1)의 힘에 의하여 hair pin 고정부(2)와 hair pin 누름부(5)는 상호 최대 간격으로 벌어져 양 측면에 정렬된 hair pin(a1)들이 다시 hair pin 고정부(2)에 삽입 가능한 원 상태가 되는 hair pin holder.
  2. 상호 벌어진 상부 좌우 롤러 사이에 stack pin holder(a4) 하부로 돌출된 stack pin(a3) 끝 부분이 들어오면 좌우 일정한 거리만큼 상호 좁혀(평행사변형 기구, 벨 크랭크와 공압실린더 이용)진 후 그 중 하나의 롤러를 회전시켜 꽉 쥐어진 stack pin(a3)들을 stack pin holder(a4) 하부로 뽑아내는 능동 롤러 쌍과 다른 한 쌍의 하부 롤러(11)는 통상 상호 닫혀 있으며(스프링과 평행사변형 기구 이용), 두 롤러 사이에 stack pin(a3)이 들어오면 그 중 하나의 롤러가 stack pin(a3)들에 의하여 강제로 양쪽으로 평행하게 벌어지며 stack pin(a3)들을 계속 꽉 조여 주는 역할만 하는 수동 롤러 쌍으로 구성된 stack pin 제거 및 삽입용 두 쌍의 롤러.
  3. Hair pin(a1) 조립 중 hair pin 외면과 fin hole 내면 사이의 마찰 저항을 줄이기 위하여 fin stack(a2) 측면에 평판을 매개로 밀착하여 장착된 fin stack 진동용 선형 진동기(9).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104227366A (zh) * 2014-08-27 2014-12-24 山东大学 一种空调冷凝器和蒸发器翅片自动插管机及其自动插管工艺
CN104646989A (zh) * 2015-01-27 2015-05-27 山东大学 一种空调冷凝器和蒸发器翅片双工位式自动插管机及其自动插管工艺
KR20190040337A (ko) * 2016-11-22 2019-04-17 히다카 세이키 가부시키가이샤 헤어핀 형상의 열교환 튜브의 가이드 장치

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