KR20110123690A - 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구(100)에 관한 것으로, 본 클램핑 성형 기구(100)는 클램핑 성형 시트(10), 클램핑 성형부(20) 및 구동 유닛(30)을 포함한다. 구동 유닛(30)은 가동 부재(40), 가동 부재(40)에 의해 움직일 수 있게 구동되는 구동 부재(50), 및 피동 부재(60)를 포함한다. 피동 부재(60)는 피벗축(60), 구동 부재(50)의 구동 치형부(51)와 맞물리는 부채꼴 모양의 피동 치형부(63), 및 피벗축(61)과 피동 치형부(63)로부터 이격되어 위치된 연결 세그먼트(64)를 포함한다. 가동 부재(40)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 링키지 로드 유닛(70)을 통해 피동 부재(60)를 작동시키도록 구동 부재(50)를 구동시켜, 클램핑 성형 시트(10)와 클램핑 성형부(20)가 주 성형 유닛(600)에 대해 접촉 및 분리할 수 있다.

Description

파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구{CLAMPING MOLD MECHANISM FOR A PIPE BENDING MACHINE}
본 발명은 파이프 벤딩 설비에 관한 것으로, 더 구체적으로는 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구에 관한 것이다.
본 출원은 2010년 5월 7일에 출원된 대만 특허출원 제099114645호에 대한 우선권을 주장한다.
도 1 및 도 2는 가압 실린더(2)에 의해 운동가능하게 구동되는 피동 부재(3), 피동 부재(3)에 대해 축회전되는 링키지 로드 유닛(linkage rod unit)(4), 및 링키지 로드 유닛(4)에 연결되어, 링키지 로드 유닛(4)에 의해 주 성형 유닛(6)에 대해 향해지거나 멀어지게 구동되는 클램핑 성형 시트(clamping mold seat)(5)를 포함하는 종래의 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구(1)를 나타낸다. 가압 실린더(2)는 벤딩 아암(bending arm)(7)의 하부로부터 지면(G) 쪽으로 경사지게 연장되어, 오히려 길이가 상당히 길다.
상술한 클램핑 성형 기구의 단점은 다음과 같다.
1) 가압 실린더(2)가 상당한 길이로 아래쪽으로 연장되기 때문에, 주 성형 유닛(6)의 높이는 비교적 크게 구성되어야 하고, 이에 따라 공작물 이송 장치(8)의 작동 높이도 비교적 높아져야 하는데, 이는 종래의 클램핑 성형 기구(1)의 작동 안정성 및 속도에 부정적인 영향을 미친다.
2) 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 가압 실린더(2)에 의해 피동 부재(3)의 링크부(301) 상에 가해지는 힘(F)과 피동 부재(3)의 피동부(302)에 의해 발생되는 주 클램핑력(P) 사이의 관계식은 F1=F×sinθ, F1×l1=P×l2, 즉 P=F×sinθ×l1/l2이다. 만일, θ=20.7°, l1/l2=0.86 및 F=1000kgf라면, P=1000kgf×0.35×0.86=301kgf이 된다. 가압 실린더(2) 및 피동 부재(3)의 배열에 의해, 피동 부재(3)에 힘(F) 전부가 가해지는 것이 아니라, 힘(F)의 비유효 힘 성분(F2)(F2=F×cosθ)이 가해질 수 있다. 그 대신에, 주 클램핑력(P)의 효율은 단지 약 30%에 불과하며, 이 효율값은 상대적으로 낮다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 작동 안정성이 상대적으로 높고, 동력 손실이 상대적으로 낮은 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구(clamping mold mechanism)를 제공하는데 있다.
이에 부합되게, 본 발명의 클램핑 성형 기구는 파이프 벤딩 기계와 함께 사용될 수 있다. 파이프 벤딩 기계는 주 성형 유닛(main mold unit) 및 수직축을 중심으로 주 성형 유닛에 대해 축회전될 수 있는 벤딩 아암(bending arm)을 포함한다. 클램핑 성형 기구는 클램핑 성형 시트(clamping mold seat), 클램핑 성형부(clamping mold) 및 구동 유닛을 포함한다. 클램핑 성형 시트는 벤딩 아암 상에 장착될 수 있다. 클램핑 성형부는 클램핑 성형 시트 상에 장착되며, 주 성형 유닛에 따라 적소에 배치된다. 구동 유닛은, 벤딩 아암의 하부에 장착될 수 있고 수직축에 가로지르는 수평 방향으로 연장되는 가동 부재와, 가동 부재에 의해 움직일 수 있게 구동되고 구동 치형부가 형성되어 있는 구동 부재를 포함한다. 구동 유닛은, 벤딩 아암 상에 장착될 수 있는 피벗축, 구동 부재의 구동 치형부와 맞물리는 부채꼴 모양의 피동 치형부, 및 피벗축과 피동 치형부로부터 이격되어 위치된 연결 세그먼트(connecting segment)를 포함하는, 피동 부재를 더 포함한다. 구동 유닛은, 축회전되게 연결 세그먼트와 클램핑 성형 시트를 서로 연결하는 구동 로드(driving rod), 축회전되게 벤딩 아암과 클램핑 성형 시트를 서로 연결할 수 있는 제1 링키지 로드(first linkage rod), 및 축회전되게 벤딩 아암과 클램핑 성형 시트를 서로 연결할 수 있고 제1 링키지 로드에 평행한, 제2 링키지 로드(second linkage rod)를 포함하는, 링키지 로드 유닛(linkage rod unit)을 더 포함한다. 구동 치형부와 피동 치형부 사이의 맞물림으로 인해, 구동 부재가 가동 부재에 의해 구동되면, 피동 부재는 클램핑 성형 시트와 클램핑 성형부가 주 성형 유닛과 접촉하는 제1 위치와, 클램핑 성형 시트와 클램핑 성형부가 주 성형 유닛으로부터 분리될 수 있는 제2 위치 사이에서 피벗축을 중심으로 하여 축회전될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점이 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 파이프 벤딩 기계의 개략적인 조립도이다.
도 2는 종래의 파이프 벤딩 기계의 클램핑 성형 기구의 개략적인 부분 확대도이다.
도 3은 종래의 파이프 벤딩 기계의 클램핑 성형 기구에 의한 주 클램핑력의 발생을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구의 바람직한 실시예의 개략적인 조립도이다.
도 5는 피동 부재가 제1 위치에 있는 바람직한 실시예의 개략적인 부분 확대도이다.
도 6은 피동 부재가 제2 위치에 있는 바람직한 실시예의 또 다른 개략적인 부분 확대도이다.
도 7은 바람직한 실시예에 의한 주 클램핑력의 발생을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4 및 도 5는 파이프 벤딩 기계와 함께 사용될 수 있는 본 발명에 따른 클램핑 성형 기구(100)의 바람직한 실시예를 나타내고 있다. 파이프 벤딩 기계는 주 본체(200)와, 주 본체(200) 상에 슬라이딩식으로 장착된 공작물 이송 장치(300), 주 본체(200)의 측면 상에 장착된 기계 헤드부(machine head)(400), 수직축(L)을 중심으로 기계 헤드부(400)에 대해 축회전될 수 있는 벤딩 아암(bending arm)(500), 및 기계 헤드부(400) 상에 장착되고 수직축(L)이 중심에 연장되는 주 성형 유닛(600)을 포함한다. 벤딩 아암(500)은 축(510)을 포함한다. 본 실시예에서, 클램핑 성형 기구(100)는 클램핑 성형 시트(10), 클램핑 성형 시트(10) 상에 장착되고 주 성형 유닛(600)에 따라 적소에 배치되는 복수의 클램핑 성형부(20), 및 구동 유닛(30)을 포함한다.
클램핑 성형 시트(10)의 하부 상에는 제1 및 제2 피벗 샤프트(11, 12)가 장착되어 있다. 제2 피벗 샤프트(12)는 제1 피벗 샤프트(11)와 주 성형 유닛(600) 사이에 배치된다.
구동 유닛(30)은 벤딩 아암(500)의 하부에 장착될 수 있으며 수직축(L)에 가로지르는 수평 방향으로 연장되는 가동 부재(40), 구동 부재(50), 구동 부재(50)에 의해 구동되는 피동 부재(60), 및 클램핑 성형 시트(10), 피동 부재(60) 및 벤딩 아암(500)에 축회전식으로 연결되는 링키지 로드 유닛(linkage rod unit)(70)을 포함한다.
본 실시예에서, 가동 부재(40)는 실린더 본체(41) 및 실린더 본체(41) 내에서 종방향으로 운동할 수 있는 피스톤 로드(42)를 포함하는 가압 실린더로서 구성된다.
구동 부재(50)는 가동 부재(40)에 연결되어 이에 의해 운동가능하게 구동되며, 구동 부재(50)에는 수직축(L)에 가로지르는 수평 방향으로 연장되는 구동 치형부(51)가 형성되어 있다. 본 실시예에서, 구동 부재(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(42)에 연결되며, 적층식으로 실린더 본체(41) 위에 배치된다. 구동 부재(50)는 구동 부재의 폭을 최소화하기 위하여 피스톤 로드(42)가 실린더 본체(41) 안으로 넣어질 때 실린더 본체(41) 상에 배치된다.
피동 부재(60)는 벤딩 아암(500) 상에 축회전식으로 장착될 수 있는 피벗축(61), 구동 부재(50)의 구동 치형부(51)와 맞물리거나 걸리는 부채꼴 모양의 피동 치형부(63), 및 피벗축(61)과 피동 치형부(63)로부터 이격되어 위치된 연결 세그먼트(connecting segment)(64)를 포함한다.
링키지 로드 유닛(70)은 축회전되게 연결 세그먼트(64)와 클램핑 성형 시트(10)를 서로 연결하는 구동 로드(71), 축회전되게 벤딩 아암(500)과 클램핑 성형 시트(10)를 서로 연결하는 제1 링키지 로드(72), 및 축회전되게 벤딩 아암(500)과 클램핑 시트(10)를 서로 연결하고 제1 링키지 로드(72)에 평행한 제2 링키지 로드(73)를 포함한다. 제1 링키지 로드(72)는 일 단부가 피벗축(61)을 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 클램핑 성형 시트(10)의 제1 피벗 샤프트(11)를 중심으로 하여 축회전될 수 있다. 구동 로드(71)는 일 단부가 피동 부재(60)의 연결 세그먼트(64)를 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 클램핑 성형 시트(10)의 제2 피벗 샤프트(12)를 중심으로 하여 축회전될 수 있다. 제2 링키지 로드(73)는 일 단부가 제2 피벗 샤프트(12)를 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 벤딩 아암(500)의 축(510)을 중심으로 하여 축회전될 수 있다.
구동 치형부(51)와 피동 치형부(63) 사이의 맞물림으로 인해, 가동 부재(40)가 빼내져 구동 부재(50)가 작동되면, 피동 부재(60)는 클램핑 성형 시트(10)와 클램핑 성형부가 주 성형 유닛(600)과 접촉하는 제1 위치(도 5 참조)에서, 클램핑 성형 시트(10)와 클램핑 성형부(20)가 링키지 로드 유닛(70)을 통해 주 성형 유닛(600)과 분리되는 제2 위치(도 6 참조)로 축회전될 수 있다.
이와 반대로, 도 6에 도시되는 바와 같이, 가동 부재(40)가 넣어지면, 피동 부재(60)는 제2 위치에서 다시 제1 위치로 이동되며, 링키지 로드 유닛(70)은 클램핑 성형 시트(10)와 클램핑 성형부(2)를 이동시켜, 클램핑 성형부(20)와 주 성형 유닛(600) 사이에 파이프(도시되지 않음)를 클램핑하기 위해 주 성형 유닛(600)과 접촉시킨다. 그 후, 벤딩 아암(500)은 파이프를 벤딩하기 위해 수직축(L)을 중심으로 주 성형 유닛(600)과 함께 클램핑 성형 시트(10)와 클램핑 성형부(20)를 축회전시키도록 작동될 수 있다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 가동 부재(40)에 의해 피동 부재(60) 상에 힘(F)이 가해지며, 힘(F)과 연결 세그먼트(64)에 의해 발생된 주 클램핑력(P') 사이의 관계식은 F×l1'=P'×l2', 즉 P'=F×l1'/l2'이다. 본 실시예에서, l1' 및 l2'은 길이가 동일하므로, 만일 F=1000kgf이면, P'=1000kgf×1=1000kgf이다. 만일, (l2)가 (l1')보다 작아지면, (P')은 1000kgf보다 커진다.
상술한 내용으로부터, 본 발명의 클램핑 성형 기구(100)의 이점은 다음과 같다.
1) 가동 부재(40)가 수평 방향을 따라 연장되면, 주 성형 유닛(600)과 공작물 이송 장치(300)의 높이는 지면(G)에 더 가까이 위치되어, 파이프 벤딩 기계의 작동 안정성 및 속도가 증가될 수 있다.
2) 도 7에 도시된 바와 같이, 가동 부재(40)에 의해 피동 부재(60) 상에 가해진 힘(F)은 힘이 피벗점(즉, 본 실시예에서는 l1')에 가해지는 지점으로부터의 변위와 직각을 이루기 때문에, 피동 부재(60)에 의해 발생된 주 클램핑력(P')은 힘(F)와 동일하거나, 심지어는 동력원을 증가시키지 않으면서 피동 부재(60)의 형상의 변경을 통해 l1'/l2'의 비율을 증가시킴으로써 힘(F)보다 커질 수 있다.
본 발명은 가장 실시가능한 것과 바람직한 실시예와 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되는 것이 아니라, 그 모든 변경 및 균등한 구성을 포함하도록 가장 광범위한 해석의 취지 및 범위 내에서 다양한 구성을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (4)

  1. 주 성형 유닛(main mold unit)(600) 및 수직축(L)을 중심으로 상기 주 성형 유닛(600)에 대해 축회전될 수 있는 벤딩 아암(bending arm)(500)을 포함하는 파이프 벤딩 기계와 함께 사용될 수 있는 클램핑 성형 기구(100)에 있어서,
    상기 벤딩 아암(500) 상에 장착될 수 있는 클램핑 성형 시트(clamping mold seat(10);
    상기 클램핑 성형 시트(10) 상에 장착되고, 상기 주 성형 유닛(600)에 따라 적소에 배치되는, 클램핑 성형부(clamping mold)(20); 및
    구동 유닛(30)
    을 포함하고,
    상기 구동 유닛(30)은,
    상기 벤딩 아암(500)의 하부에 장착될 수 있으며, 상기 수직축(L)에 가로지르는 수평 방향으로 연장되는, 가동 부재(40),
    상기 가동 부재(40)에 의해 움직일 수 있게 구동되며, 구동 치형부(51)가 형성되어 있는, 구동 부재(50),
    상기 벤딩 아암(500) 상에 장착될 수 있는 피벗축(pivot axle)(61), 상기 구동 부재(50)의 상기 구동 치형부(51)와 맞물리는 부채꼴 모양의 피동 치형부(63), 및 상기 피벗축(61)과 상기 피동 치형부(63)로부터 이격되어 위치된 연결 세그먼트(connecting segment)(64)를 포함하는, 피동 부재(60), 및
    축회전되게 상기 연결 세그먼트(64)와 상기 클램핑 성형 시트(10)를 서로 연결하는 구동 로드(driving rod)(71), 축회전되게 상기 벤딩 아암(500)과 상기 클램핑 성형 시트(10)를 서로 연결할 수 있는 제1 링키지 로드(first linkage rod)(72), 및 축회전되게 상기 벤딩 아암(500)과 상기 클램핑 성형 시트(10)를 서로 연결할 수 있고 상기 제1 링키지 로드(72)에 평행한, 제2 링키지 로드(second linkage rod)(73)를 포함하는, 링키지 로드 유닛(70)
    을 포함하고,
    상기 구동 치형부(51)와 상기 피동 치형부(63) 사이의 맞물림으로 인해, 상기 구동 부재(50)가 상기 가동 부재(40)에 의해 구동되면, 상기 피동 부재(60)는 상기 클램핑 성형 시트(10) 및 상기 클램핑 성형부(20)가 상기 주 성형 유닛(600)과 접촉할 수 있는 제1 위치와, 상기 클램핑 성형 시트(10) 및 상기 클램핑 성형부(20)가 상기 주 성형 유닛(600)으로부터 분리될 수 있는 제2 위치 사이에서 상기 피벗축(61)을 중심으로 하여 축회전될 수 있는,
    파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩 아암(500)은 축(510)을 포함하고,
    상기 클램핑 성형 시트(10)의 하부에는 제1 및 제2 피벗 샤프트(11, 12)가 장착되어 있으며, 상기 제2 피벗 샤프트(12)는 상기 제1 피벗 샤프트(11)와 상기 주 성형 유닛(600) 사이에 배치될 수 있고,
    상기 제1 링키지 로드(72)는 일 단부가 상기 피벗축(61)을 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 상기 클램핑 성형 시트(10)의 상기 제1 피벗 샤프트(11)를 중심으로 하여 축회전될 수 있으며,
    상기 구동 로드(71)는 일 단부가 상기 피동 부재(60)의 상기 연결 세그먼트(64)를 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 상기 클램핑 성형 시트(10)의 상기 제2 피벗 샤프트(12)를 중심으로 하여 축회전될 수 있으며,
    상기 제2 링키지 로드(73)는 일 단부가 상기 제1 링키지 로드(72)의 상기 타 단부를 중심으로 하여 축회전되고, 타 단부가 상기 벤딩 아암(500)의 상기 축(510)을 중심으로 하여 축회전될 수 있는, 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가동 부재(40)는 실린더 본체(41) 및 상기 실린더 본체(41) 내에서 종방향으로 운동할 수 있는 피스톤 로드(42)를 포함하는 가압 실린더로서 구성된, 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 부재(50)는 상기 피스톤 로드(42)에 연결되고, 적층식으로 상기 실린더 본체(41) 위에 배치되며, 상기 피스톤 로드(42)가 상기 실린더 본체(41) 안으로 넣어질 때, 상기 실린더 본체(41) 상에 배치되는, 파이프 벤딩 기계용 클램핑 성형 기구.
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