KR20100120623A - 가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치 - Google Patents

Abstract

벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3)을 사용하여 가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치는, 상기 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3)의 하류측에 위치한 2D 레이저 변위 센서(5)와, 2D 레이저 변위 센서에 서로 접속되어 절곡 부분의 반경을 산출하고 산출된 곡률 반경을 원하는 곡률 반경과 비교하는 컴퓨터(7)를 구비한다. 이 컴퓨터(7)는, 상기 가늘고 긴 가공품(T)과 중심이 같은 절곡 부분의 길이를 측정하는 길이 계측기(4)에 더 접속되고, 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3) 중에서 한 개의 로울러(2)를 작동하여 측정된 곡률 반경과 원하는 곡률 반경 사이의 차이에 근거하여 한 개의 로울러를 조정하도록 구성된 작동수단(8)에 더 접속된다.

Description

가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치{A MACHINE FOR CONTINUOUSLY BENDING AN ELONGATED WORKPIECE AT PREDETERMINED RADII}

본 발명은, 가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치에 관한 것이다. 이하에서는, 각추 형상의 롤러 벤딩장치에 대해 언급하지만, 이것이 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Borlange(스웨덴)의 ORTIC AB가 출원한 유럽 특허출원 EP 1 644 140에는, 레이저 송신기 형태의 3개의 평행한 비접촉 거리 계측기들을 사용하여, 가공품 상의 절곡된 표면까지의 거리를 계측하고, 계측기들과 측정된 거리 사이의 고정 거리에 근거하여 실제의 곡률 반경을 산출하고, 계산된 실제의 반경과 원하는 반경 사이의 관계에 따라 벤딩장치를 조정함으로써, 가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 프로세스 감시 및 제어방법이 개시되어 있다.

전술한 것과 같이, 전술한 특허는, 3개의 레이저 장치와, 이 3개의 레이저 장치의 실장장치와, 이 3개의 레이저 장치용의 조정 및 제어회로를 필요로 한다. 더구나, 절곡된 시이트의 곡률 반경과 같이 매우 큰 곡률 반경이 측정되기 때문에, 이들 3개의 레이저 장치는, 서로 약 200mm의 큰 고정 거리에 위치하며 이 장치의 최종 로울러로부터 시이트의 배출 지점에서 매우 멀리 놓인다. 이와 같은 거리는, 상기한 종래의 특허에 비해 매우 작은 곡률 반경을 갖고 최종 로울러의 배출구에 매우 근접한 지점에서의 파이프의 곡률을 검사하는 것을 목적으로 하는 본 발명에 따른 벤딩장치에 대해서는 허용되지 않을 수 있다.

그 결과, 본 발명의 주된 목적은, 복수의 장치들의 장착과 관련된 문제를 겪지 않는 단일 장치에 의해 절곡되는 절곡 부분에서 곡률 반경의 측정을 허용함에 있다. 이와 같은 목적들 달성하기 위해, 본 발명자들은, 다른 기능, 주사되고 있는 가공품의 다수의 지점을 동시에 측정하는데 현재 사용되는 검출장치가 도움이 될 수도 있다는 것을 인식하였다.

이것은, 오사카(일본)의 KEYENCE CORPORATION에 의해 제조된 LJ-G 시리즈 센서 등의 고정밀 2D 레이저 변위 센서이다. 이 시리즈 LJ-G는 2가지 방향에서 모든 재료의 표면 프로파일을 정확하게 캡처한다. 현재 사용시에는, 이와 같은 변위 센서는 단지 물체 위로 변위하여 다양한 측정방식으로 동시에 측정을 하는데, 이들 중에서 비교 프로파일을 측정한다.

본 발명자들은, 변위 센서를 정지 상태로 유지한 채 사용하여, 가공품을 벤딩장치에 의해 고정하면서, 측정하고자 하는 이동하는 가공품을 레이저 빔이 종방향으로 교차하도록 한다는 착상을 가졌다. 이에 따르면, 변위 센서는 적어도 3개의 지점에서 동시에 측정을 함으로써 가늘고 긴 가공품의 곡률 반경을 결정할 수 있다. 이 정보를 이용하여 가늘고 긴 가공품에 대해 실제로 얻어져야 하는 반경과 비교함으로써, 1회의 통과 또는 그 이상의 통과에 의해 어떤 한 개의 파이프와 다른 파이프 또는 부분의 벤딩이 얻어지도록 하는 방식으로 장치에 의해 원하는 조정을 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 가늘고 긴 가공품을 소정의 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치로서, 벤딩용의 일련의 구동 로울러들과, 레이저 계측기에 서로 접속되어 절곡 부분의 반경을 계산하고 상기 절곡 부분에서 계산된 곡률 반경을 원하는 곡률 반경과 비교하며, 상기 가늘고 긴 가공품과 중심이 같은 상기 절곡 부분의 길이를 측정하는 길이 계측기에 더 접속되고, 상기 벤딩용의 일련의 구동 로울러들 중에서 한 개의 로울러를 작동하여 상기 절곡 부분에서의 상기 측정된 곡률 반경과 원하는 곡률 반경 사이의 차이에 근거하여 실시간으로 상기 한 개의 로울러를 조정하는 작동수단에 더 접속된 컴퓨터를 사용하는 벤딩장치에 있어서, 상기 레이저 게측기가, 상기 일련의 구동 로울러들의 하류측에서 상기 가늘고 긴 가공품의 곡률 반경을 측정하는 고정밀도의 2D 레이저 변위 센서인 것을 특징으로 한다.

특히 가변적인 곡률 반경들을 갖는 절곡 부분들을 얻도록 설계된 벤딩 조작을 참조하여 더 정밀한 교정값을 얻는다는 이점 이외에, 본 발명에 따른 장치는, 종래기술과 비교하면, 3개의 레이저 송신기 등의 복수의 거리 계측기들을 필요로 하지 않으며 단지 1개의 게측기를 필요로 한다는 이점을 갖는다. 따라서, 결과적으로 얻어지는 비용절감과, 최종 로울러로부터 파이프의 배출구에 더 근접한 판독이 얻어진다.

더구나, 3점 접촉 거리 계측기와 비교할 때, 다양한 이점이 존재하는데, 가장 중요한 이점은, 매우 작은 범위의 절곡 부분에서, 최종 로울러에서 파이프의 배출구에 가장 근접한 1개의 배출 지점으로부터 한 방향으로 측정이 행해지기 때문에, 더 큰 정밀도를 얻을 수 있다는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 곡률 반경 측정장치가 절대적인 측정이 아닌 상대적인 측정을 행함으로써, 파이프의 공급 방향으로 각추 형상의 벤딩장치의 세 번째 로울러 등의 이동가능한 장치 위에 측정장치를 장착할 수 있다는 것이다.

또 다른 이점은, 측정장치가 세번째 로울러의 축을 중심으로 회전할 수 있으므로, 이 세 번째 로울러의 바로 하류측의 영역에서 파이프를 부딪치도록 놓인다는 것이다. 이에 따르면, 방금 절곡된 파이프 부분의 곡률 반경이 측정되며, 한 개의 미리 설정된 파이프 부분의 원하는 곡률 반경에 대해 얻어지는 곡률 반경을 확인하기 위해 파이프의 변형 지점에 가장 근접한 지점으로 변형 로울러의 변위가 피드백으로 변경될 수 있다.

이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 주어지는 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 소정의 반경을 따라 가늘고 긴 가공품을 연속적으로 벤딩할 수 있는 본 발명에 따른 벤딩장치의 일부 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명을 일례로서 구현한 이 장치는 벤딩용의 일련의 3개의 구동 로울러 1, 2 및 3을 구비한 벤딩 및 성형 장치로서, 이들 구동 로울러 중에서 적어도 1개는 변형 로울러이다. 절곡하려는 가늘고 긴 가공품, 예를 들어 파이프 T는 화살표 F로 표시한 방향을 따라 구동 로울러들을 통해 공급된다. 설명을 간략화하기 위해, 로울러 1 및 3은 그들의 위치에 고정되는 한편, 로울러 2는 수직 위치로 조정가능하고 로울러 1 및 3에 대해 수직 방향으로 피드백 제어에 근거하여 이동하도록 장치에 의해 제어될 수 있다. 인코더(미도시)는 수직 방향으로 조정가능한 로울러 2와 연결되며, 일련의 로울러들 1, 2 및 3을 통과하는 관 T의 공급을 측정하는 인코더가 참조번호 4로 표시되어 있다.

비접촉 계측기로서의 2D 레이저 변위 센서가 참조번호 5로 표시되어 있는데, 이 변위 센서는 로울러 3의 축에 연결되는 지지부재(6)에 추축으로 회전가능하게 장착되며, 이때 예를 들어 전술한 형태의 고정밀 2D 레이저 변위 센서가 사용될 수 있다. 그러나, 2D 레이저 변위 센서(5)의 조준 방향 y가 이 도면의 평면에 수직한 점선으로 표시되어 있다. 그러나, 이 조준 방향은, 바람직하게는 로울러 3으로부터의 배출 지점에 가능한한 근접하기 위해, 로울러 3을 벗어나는 파이프의 반경에 의존하여 적절히 선택될 수도 있으며, 예를 들어 도 1에 y'으로 표시한 라인을 따를 수도 있다. 이 도면에서 화살표 G는, 2D 레이저 변위 센서(5)를 지탱하는 지지부재(6)가 스윙식으로 조정될 수 있다는 것을 나타내고 있다.

도시된 도면에 따른 장치는, 데이터 제어 및 처리용의 개략적으로 도시된 중앙 컴퓨터(7)를 더 구비하는데, 이 컴퓨터의 역할은, 장치의 이동과, 아마도 "터치 스크린" 형태를 가질 수도 있는 비디오 장치(미도시)를 통해 그래픽으로 삽입될 수 있는 원하는 절곡 도면 사이를 일치시키는 것이다. 이와 같은 일치는 디지털 아날로그 장치 I/O와 신호 조절기를 사용하여 이루어지며, 이 신호 조절기는 장치의 다양한 기계, 유압 및 전자 부품으로부터 도착하는 디지털 아날로그 신호들을 필터링하고 안정화시키는 역할을 한다. 이들 부품은 공지되어 있으므로, 도시와 설명을 생략한다. 로울러 2의 작동수단, 예를 들어, 유압 실린더만을 참조번호 8로 표시한다.

이 장치는 동일 발명자의 이전의 특허출원 RM2008A000078에서 이미 개시한 방법에 의해 동작할 수 있다.

본 발명에 따른 피드백이 로울러 2의 높이와 레이저 게측기(5)의 측정의 변화에 근거하여 사용될 때, 후속하는 검출시의 절곡에 속하는 지점들의 시퀀스가 구성된다.

이 절곡은 일련의 3차 다항식을 통해 정의된다. 검출된 지점들을 내삽하는 B-스플라인(B-spline)들과 베지에(Bezier) 곡선들인 이와 같은 함수들은 수학적으로 규정되는 적어도 3개의 동시 지점(contemporaneous points)을 필요로 한다. 이들 점들은 단일의 레이저 측정장치에 의해 얻어진다.

적어도 3개의 동시 지점을 측정하지만 단일의 레이저 계측기를 사용하여 일 방향으로 측정하는 Keyenes 시리즈 LJ-G에 의해 제조된 형태의 레이저 변위 센서를 채용하는 장치에 의해, 가늘고 긴 가공품의 각각의 절곡 부분의 곡률 반경의 계산을 행하여 절곡 부분의 곡률 반경을 얻는다.

전술한 측정방법은 다음과 같이 적용될 수 있다. 한 개의 측정점을 파악함으로써, 형성된 절곡부 또는 절곡부들의 배향과, 사용된 재료가 변경되거나 작업 단계에서 발생하는 기계적인 변형으로 인해 행해진 수정사항들을 정밀하게 측정할 수 있다.

이 장치는, 사용된 재료의 탄성 특성으로 인한 오류와, 다양한 부품들을 사용할 때 또한 동일한 부품의 마모로 인해 발생하는 모든 전기기계적인 변동의 자동 보상을 허용한다.

레이저 게측기에 의해 제어되는 가늘고 긴 가공품의 적합화 과정(fitting procedure)은 제조시의 재료의 낭비가 자동으로 감소하도록 허용한다. 이 과정은, 어떤 사람이 재료의 적합화 길이(fitting length)를 자발적으로 결정할 수 있게 한다. 가공하고자 하는 재료의 배치로 인한 모든 오류가 제거된다는 것이 명백하다.

더구나, 한 개의 측정 지점은 장치의 작동의 용이함을 더욱 증대시킨다는 이점을 갖는다.

이 장치는 매우 긴 원호를 얻기 위해 연속된 복수의 파이프가 가공되는 것을 허용한다.

전술한 설명에서, 본 발명이 구현된 장치는 상부 로울러 2가 변형 로울러인 벤딩장치이다.

이때, 첨부된 청구범위에 따른 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않으면서, 캘린더 등의 다른 종류의 장치를 사용할 수도 있으며, 및/또는, 상기한 장치에 대한 변형 및 변형이 행해질 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (3)

1. 가늘고 긴 가공품을 소정의 곡률 반경으로 연속적으로 벤딩하는 장치로서, 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3)과, 레이저 계측기에 서로 접속되어 절곡 부분의 반경을 계산하고 상기 절곡 부분에서 계산된 곡률 반경을 원하는 곡률 반경과 비교하며, 상기 가늘고 긴 가공품(T)과 중심이 같은 상기 절곡 부분의 길이를 측정하는 길이 계측기(4)에 더 접속되고, 상기 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3) 중에서 한 개의 로울러(2)를 작동하여 상기 절곡 부분에서의 상기 측정된 곡률 반경과 원하는 곡률 반경 사이의 차이에 근거하여 실시간으로 상기 한 개의 로울러를 조정하도록 구성된 작동수단(8)에 더 접속된 컴퓨터(7)를 사용하는 벤딩장치에 있어서,
   상기 레이저 게측기가, 상기 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3)의 하류측에서 상기 가늘고 긴 가공품(T)의 곡률 반경을 측정하는 고정밀도의 2D 레이저 변위 센서(5)인 것을 특징으로 하는 벤딩장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 길이 게측기(4)는 인코더인 것을 특징으로 하는 벤딩장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 2D 레이저 변위 센서(5)는, 그것의 측정 방향이 상기 벤딩용의 일련의 구동 로울러들(1, 2, 3) 중에서 배출 로울러에 가까운 상기 가늘고 긴 가공품을 교차하도록 하는 위치에 고정된 것을 특징으로 하는 벤딩장치.

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