KR20120002803A

KR20120002803A - 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120002803A
Application number: KR1020100063502A
Authority: KR
Inventors: 김원준
Original assignee: 김원준
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2012-01-09

Abstract

개시된 내용은 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은 사용자가 조건에 맞는 금형(포머 및 다이)을 셋팅 후 원하는 각도 입력후 마이크로프로세서의 제어에 의해 전동방식으로 벤딩을 하되, 현재 작업중인 파이프 벤딩각도가 입력된 설정각도와 일치하는 지 여부를 판단하여 정확한 고품질의 벤딩을 할 수 있도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 180도까지 재질과 형상에 상관없이 벤딩이 가능하며, 벤딩각도 입력후 순차적 벤딩이 가능하고, 금형 교체시간이 짧아 여러가지 파이프 사이즈 벤딩시 작업성을 극대화할 수 있으며, 엔코더로 각도를 제어하여 정확한 벤딩이 가능하며 각도 입력이 쉬어 누구나 쉽게 벤딩을 할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법{Non-mandrill pipe bending machine control apparatue and method thereof}

본 발명은 무멘드릴 파이프 벤딩기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마이크로프로세서를 사용한 프로그램 제어에 의해 사용자의 간단한 작동으로 정확하고 다양한 형상의 벤딩 작업이 가능하도록 된 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 파이프 벤딩기는 파이프를 원하는 각도로 굽힘 가공하기 위해서 사용되는 기기이다.

벤딩기는 멘드릴(심)의 유무(有無)에 따라 크게 멘드릴 벤딩기와 무멘드릴 벤딩기의 두가지로 나누어진다. 멘드릴 벤딩기는 고품질의 벤딩을 할 수 있다는 장점이 있는 반면 대부분 유압식이고 멘드릴이 있기 때문에 장비가 커서 이동이 불가하다. 특히, 벤딩하기 위해 꼭 필요한 구성품이 많고 셋팅이 어려워 여러가지 사이즈의 파이프를 자주 바꿔야 하는 작업에서는 생산성이 현저히 떨어지고, 장비의 구성상 고가의 장비가 많다. 즉, 멘드릴 벤딩기는 자동차 배관과 같이 하나의 파이프에 여러번의 벤딩을 똑같이 대량으로 작업을 하는 분야에는 아주 적정하고, 아주 큰 힘이 드는 파이프의 벤딩이 좋다.

무멘드릴 벤딩기는 멘드릴(심)이 들어가지 않고 전동식이라 장비가 간단하고 이동이 용이하며 구성품이 간소하여 금형교체와 셋팅이 간단하다. 그래서, 각각의 파이프가 여러 형상과 각도로 벤딩을 할 때 유리한 반면 전동식이라 힘의 한계가 있어 주로 소형 파이프 위주로 사용이 된다.

이처럼, 벤딩기는 산업전반에 걸쳐 두루 사용되어지고 있지만 지금까지 국산개발이 제대로 이루어지지 않아 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이로 인해, 고가의 수입장비를 들여와 사용해야 하며 제대로 A/S 받기가 쉽지 않고 사용자가 쉽게 사용할 수 없어 제품을 구매한 업체에서도 기계를 잘 쓰지 못하고 있는 실정이다.

물론, 최근들어 벤딩기 국산개발에 노력을 하고 있지만 현재까지는 수입제품을 모방해서 나온 정도의 수준으로, 벤딩형상가공의 정밀도가 떨어지고 가공시간이 많이 들며, 작업자의 숙련이 필요함과 아울러 많은 인력이 필요하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 점을 감안하여 안출된 것으로, 마이크로프로세서를 사용한 프로그램 제어에 의해 작업자의 간단한 작동 조작으로 정확하고 다양한 형상의 벤딩 작업이 가능하도록 된 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 본 발명의 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치는, 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치에 있어서, 벤딩기 동력원인 전동모터와, 상기 전동모터의 회전을 강제적으로 정지시키기 위한 전자브레이크와, 상기 전동모터의 구동축에 연결되어, 구동축의 회전각도를 감지하기 위한 로터리 엔코더와, 벤딩작업 설정을 위한 입력부와, 작동상태를 표시하기 위한 표시부를 구비하는 콘트롤판넬, 및 상기 엔코더의 입력을 받아 현재 작업중인 벤딩각도를 산출하여 현재 벤딩각도가 기설정된 각도와 일치되도록 상기 전동모터의 구동을 제어하며, 설정된 각도와 현재각이 일치될 때 상기 전동모터가 정지되도록 상기 전자브레이크를 제어하는 마이크로프로세서를 포함한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법은, 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법에 있어서, (1) 작업 셋팅후, 상기 벤딩기의 콘트롤판넬을 버튼 조작하여 벤딩 제품 종류를 나타내는 품번 및 벤딩각도를 입력받아 설정하는 단계와, (2) 설정된 제품 품번 및 각도에 따라 모터를 구동시켜 파이프 벤딩하는 단계, 및 (3) 현재 작업중인 파이프벤딩각도가 설정된 각도와 일치하는 지 여부를 판단하고, 판단결과 일치하면 모터에 설치된 전자브레이크를 동작시켜 모터를 강제적으로 정지시켜 벤딩작업을 완료하는 단계를 포함한다.

본 발명의 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치 및 그 방법은, 마이크로프로세서를 사용한 프로그램 제어에 의해 180°까지 다양한 형상의 벤딩 작업이 가능하며, 벤딩 각도 그룹입력 후 순차적 벤딩이 가능하고, 작동방법이 간단하며 벤딩속도가 빨라 생산성이 증대되며, 포머교체시간이 짧아 여러가지 파이프 사이즈를 벤딩시 작업이 효율적이고, 엔코더로 각도를 제어하여 정확한 벤딩이 가능하며, 파이프 재질에 상관없이 벤딩 가능한 효과를 갖는다. 아울러, 멘드릴(심봉)없이도 깨끗한 품질의 벤딩이 가능하며, 멘드릴이 없기 때문에 각종 설정(setting) 시간이 매우 짧고 이동이 용이하여 사용자의 작동이 간단해지는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명이 적용된 무멘드릴 파이프 벤딩기를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 벤딩기 제어장치를 나타내는 블록도,
도 3 및 도 4는 도 2의 콘트롤판넬을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 무멘드릴 파이프 벤딩기에 의해 제작된 제품의 일예를 보여주는 도면.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 무멘드릴 파이프 벤딩기의 사시도를, 도 2는 도 1 벤딩기 제어장치의 블록도를 각각 나타낸다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 무멘드릴 파이프 벤딩기(100)는 몸체(110) 내에 설치된 전동기(미도시)의 구동력을 감속시켜 동력을 증가시키는 기어감속부(120)와, 이의 동력축인 구동축(131)에 원하는 벤딩반경과 파이프(미도시) 직경에 맞는 환형홈을 가진 포머(former)(130)가 장착된다. 탈부착의 용이성을 위해 구동축(131)과 포머(130)의 연결부는 육각형의 형상을 가지며 고정을 위한 구속장치는 없다. 기어감속부(120)의 상면은 벤딩작업을 위한 베드역할을 겸하게 된다. 또한, 파이프 벤딩기(100)에 삽입되는 벤딩용 파이프를 고정하기 위한 고정부(140)가 장착되되, 이는 다이(die)(141)와 다이지지판(142)으로 이루어지며 볼트체결되게 된다. 다이(141)의 전면에는 포머(130)와 대접하여 파이프를 협지하는 환형홈(141a)이 형성된다. 다이(141)에 형성된 환형홈(141a)은 조종간(손잡이)(143)의 조종(작동)으로 구동축(131)에 설치된 포머(130)와 접리(개폐)되면서 벤딩용 파이프의 협지 및 완성된 제품을 수거할 수 있게 한다. 한편, 몸체(110)의 상부에 장착된 핸들(150)의 조작으로 고정부(140)의 위치를 전후방향으로 조절할 수 있게 하여 정밀한 치수의 벤딩을 가능케 한다.

벤딩 작업시 벤딩각도는 구동축(131)의 회전각도에 의해 결정되며, 이의 정확한 제어를 위해 기어감속부(120)의 하면에 연장된 구동축(131)에 제어장치(도 2의 200)가 연결되게 된다.

제어장치(200)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 도 1 벤딩기(100)의 동력원인 전동 모터(210), 기어감속부(120)의 하면에 연장된 동력축인 구동축(131)에 연결되어 구동축(131)의 회전각도를 감지하기 위한 로터리 엔코더(220), 및 콘트롤판넬(240)의 지령을 받아 모터(210)를 구동제어하기 위한 마이크로프로세서(230)로 구성된다. 도 2의 제어장치(200)는 또한, 마이크로프로세서(230)의 명령에 따라 모터(210) 회전을 강제적으로 정지시키는 전자브레이크(250)가 모터(210) 축에 걸리도록 구성된다. 일반적으로, 전자브레이크(magnet brake)는 전자석을 이용한 브레이크로, 전자력을 작용하여 제동하는 브레이크이다.

콘트롤판넬(240)은 크게 벤딩작업 설정을 위한 입력부(241)와, 작동상태를 표시하기 위한 표시부(245)로 이루어진다. 도 3에 보여진 바와 같이, 콘트롤판넬(240)의 상단에는 표시부(245)가 마련되어 현재 작업중인 벤딩각도와 벤딩하고자 하는 파이프의 입력된 설정각도를 각각 숫자 표시하고, 설정각 표시 좌·우에 현재 동작중인 정·역회전 상태를 LED 점등으로 화살표 표시하도록 되어 있다. 표시부(245)에는 또한, 작업되어지는 파이프의 전체적인 휨 상태를 라운드 형태의 그래프 상에 LED 점등으로 표시하도록 되어 있다. 표시부(245) 하단에는 입력부(241)가 마련되며, 입력부(241)에는 벤딩작업 설정각도 입력을 위한 0∼9까지의 숫자버튼과, 호출, 설정, 품번, 각도, 자동, 수동, 영점 및 완료 등의 기능 설정 입력을 위한 다수의 버튼들이 배치되어 있다. 입력부(241)에는 또한 모터(210)의 회전 방향 설정 입력을 위한 정·역회전스위치가 배치되어 있으며, 마이크로프로세서(230)의 이상 동작으로 정상적인 제어가 안될 때 모터(210)를 전기적으로 정지시키기 위해 정·역회전 제한 스위치(미도시)가 배치되도록 한다.

콘트롤판넬(240)은 도 4와 같이 구성할 수도 있다. 도 4를 보면, 콘트롤판넬(240)은 도 3과 같이 입력부(241)와 표시부(245)로 이루어지되, 표시부(245)에는 벤딩기(100) 현재각도와 설정각도를 각각 숫자 표시하도록 되어 있고, 설정각도 표시 좌·우에 현재 동작중인 정·역회전 상태를 LED 점등으로 화살표 표시하도록 되어 있다. 표시부(245)에는 또한, 현재 벤딩작업중인 품번 및 공정을 사용자가 쉽게 알 수 있도록 숫자 표시하도록 되어 있다. 표시부(245) 하단에는 도 3과 마찬가지로 입력부(241)가 마련된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 무멘드릴 파이프 벤딩기의 벤딩작업 제어동작에 대해 도 5 및 도 6을 통해 좀더 구체적으로 설명한다.

작동전 먼저, 벤딩기(100)를 바닥면에 정확히 수평을 맞추어 흔들리지 않게 고정시킨 후 전원을 안전하게 연결한다. 그런 다음, 벤딩하고자 하는 파이프에 맞는 금형(포머 및 다이)을 선정하여 벤딩기(100)의 장착 부위에 장착을 한다. 이때, 방향에 맞추어서 장착한다. 작업하고자 하는 파이프를 포머(130)에 접촉시키고 클램프이동바의 휠을 돌려 다이(141)를 파이프에 적당한 힘으로 밀착시킨다. 모든 셋팅이 끝났으면(단계 401), 사용자는 콘트롤판넬(240)의 입력부(241)에 있는 자동이나 수동버튼 중 하나를 조작하여 자동과 수동 중 하나의 작업상태를 선택한다. 마이크로프로세서(230)는 콘트롤판넬(240)의 입력부(241)로부터 자동/수동버튼 입력을 받으면(단계 402), 자동이 선택 입력되었는 지 아님 수동이 선택 입력되었는지를 판단한다(단계 403). 단계 403의 판단결과, 수동선택이면 정회전이나 역회전을 임의의 각도로 벤딩시킬 수 있도록 마이크로프로세서(230)는 사용자가 콘트롤판넬(240)의 입력부(241) 상에 있는 정회전스위치나 역회전스위치를 누르고 있는 동안 모터(210)의 회전을 구동제어한다(단계 404). 즉, 사용자가 콘트롤판넬(240)의 입력부(241) 상에 정회전이나 역회전 스위치를 누르면, 마이크로프로세서(230)는 사용자가 정회전이나 역회전 스위치를 누르고 있는 동안 모터(210)를 정회전이나 역회전시켜 벤딩/취출작업이 일어나도록 한다. 여기서, 사용자가 정회전스위치를 누르는 동안 모터(210)가 정방향으로 회전을 하여 벤딩작업이 이루어지고, 역회전스위치를 누르는 동안 모터(210)가 역방향으로 회전을 하여 취출작업이 이루어진다. 단계 403의 판단결과, 자동선택이면 마이크로프로세서(230)는 콘트롤판넬(240)의 입력부(241)를 통해 사용자로부터 품번 및 각도를 입력받는다(단계 405). 품번은 파이프 벤딩형태에 따라 1∼99까지 입력가능하며, 각 품번마다 최대 5개까지 각도를 입력하여 공정을 수행할 수 있다. 마이크로프로세서(230)는 입력되는 품번 및 각도를 내부 메모리(미도시)에 저장 설정한 후, 사용자의 정회전 또는 역회전 스위치를 한번 누르는 것에 의해 작업이 개시되도록 한다(단계 406). 마이크로프로세서(230)가 구동모터(210)를 가동시키면 기어감속부(120)에 의해 포머(130)가 강한 힘을 갖고 서서히 회동하면서 벤딩파이프를 설정된 작업조건에 따라 벤딩하게 되는 것이다. 벤딩작업 자동상태에서, 마이크로프로세서(230)는 기어감속부(120)의 동력축인 구동축(131)의 회전각도에 따른 로터리 엔코더(220)의 입력을 받아서 현재 작업중인 파이프 벤딩각도를 산출한다(단계 407). 여기서, 로터리 엔코더(220)는 0.5°단위의 분해능을 가지고 있어 마이크로프로세서(230)는 로터리 엔코더(220)의 입력을 받아 벤딩각도 판별 기능을 수행한다. 마이크로프로세서(230)는 현재 벤딩각도를 0-220°까지 1°단위로 위치 설정 및 제어를 하게 된다. 마이크로프로세서(230)는 산출된 현재 벤딩각도와 입력된 설정각도를 비교하여(단계 408), 현재각도가 설정각도에 도달하기 전까지 계속해서 벤딩작업을 함과 아울러 사용자가 현재 작업상태를 알 수 있도록 콘트롤판넬(240)의 표시부(245) 상에 표시한다(단계 409). 콘트롤판넬(240)의 표시부(245)에는 설정각도 및 산출된 현재 벤딩각도를 숫자로 표시하고, 라운드형태의 그래프에 LED 점등으로 작업되어지는 파이프의 전체적인 휨 상태를 표시하고, 현재 모터의 회전방향이 정회전(벤딩작업)인지 역회전(취출작업)인지를 화살표 형태의 LED 점등으로 표시하여 사용자가 시각적으로 현재 작업상태를 알 수 있도록 해준다. 단계 408의 비교결과, 산출된 현재 벤딩각도가 입력한 설정각도에 도달했으면, 마이크로프로세서(230)는 전자브레이크(250)에 명령을 내보내어 모터(210) 구동을 정지시켜 벤딩작업을 완료시킨다(단계 410). 예를 들어, 벤딩각도를 100°로 설정 입력한 경우 마이크로프로세서(230)는 엔코더(220)의 입력으로부터 현재 벤딩각도가 100°로 산출되면 원하는 각도로 파이프 벤딩이 이루어졌다고 판단하여 전자브레이크(250)에 모터(210) 회전을 끊어주라는 명령을 내보낸다. 이러한 명령을 받는 전자브레이크(250)는 모터(210)를 강제적으로 정지(stop)시켜 더 이상 회전 즉, 벤딩이 이뤄지지 않도록 한다. 사용자는 벤딩작업 완료 후, 클램프이동바의 휠을 돌리지 말고 가이드이동브라켓 레버를 이용하여 파이프를 빼낸다.

만약, 벤딩을 했는데 원하는 각도만큼 벤딩이 안되었을 경우는 벤딩이 된 상태 그대로에서 콘트롤판넬(240)의 입력부(241) 상에 설정버튼을 누르고 각도를 입력후 완료버튼을 눌러 다시 입력된 각도만큼 벤딩작업이 이루어지도록 한다. 각도를 입력하지 않고 벤딩을 조금 더 하고 싶다면 콘트롤판넬(240)의 입력부(241) 상에 수동버튼을 눌러 수동전환시킨 후, 정회전 또는 역회전버튼을 눌러서 원하는 만큼 수동으로 벤딩을 하면 된다.

또한, 일반적으로 영점은 한번 셋팅해 놓으면 바뀌지 않기 때문에 사용빈도는 낮지만, 만약 사용을 해야 한다면 역회전버튼을 대략 3초 이상 누르면 신호음이 나오게 되고 정,역회전버튼을 이용해 기계의 0점 위치에서 영점버튼을 누르면 완료된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벤딩기를 이용함으로써 복잡한 여러 형태의 파이프 절곡이 가능하여 벤딩기의 작업효율을 증대시키는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100 : 벤딩기 110 : 몸체
120 : 기어감속부 130 : 포머
131 : 구동축 140 : 고정부
150 : 핸들 200 : 제어장치
210 : 모터 220 : 엔코더
230 : 마이크로프로세서 240 : 콘트롤판넬
250 : 전자브레이크

Claims

무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치에 있어서,
벤딩기 동력원인 전동모터;
상기 전동모터의 회전을 강제적으로 정지시키기 위한 전자브레이크;
상기 전동모터의 구동축에 연결되어, 구동축의 회전각도를 감지하기 위한 로터리 엔코더;
벤딩작업 설정을 위한 입력부와, 작동상태를 표시하기 위한 표시부를 구비하는 콘트롤판넬; 및
상기 엔코더의 입력을 받아 현재 작업중인 벤딩각도를 산출하여 현재 벤딩각도가 기설정된 각도와 일치되도록 상기 전동모터의 구동을 제어하며, 설정된 각도와 현재각이 일치될 때 상기 전동모터가 정지되도록 상기 전자브레이크를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 콘트롤판넬의 상기 표시부는 입력된 설정각도와 현재 작업중인 벤딩각도를 각각 숫자로 표시하고, 작업되어지는 파이프의 휨 상태를 라운드 형태의 그래프에 LED 점등으로 표시하며, 현재 동작중인 정·역회전 상태를 화살표 표시함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 콘트롤판넬의 상기 표시부는 입력된 설정각도, 벤딩작업중인 현재각도, 품번과 공정을 각각 숫자로 표시하고, 현재 동작중인 정·역회전 상태를 LED 점등으로 화살표 표시함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 콘트롤판넬의 상기 입력부는
벤딩작업 설정각도 입력을 위한 다수의 숫자버튼;
각도 변경이나 입력을 설정하기 위한 설정버튼;
작업하고자 하는 제품의 종류 입력을 위한 품번버튼;
하나의 품번에 다수의 각도를 저장하기 위한 각도버튼;
작업 상태 입력을 위한 자동 및 수동버튼;
영점 조절을 위한 영점버튼;
호출 및 완료 기능 설정 입력을 위한 버튼; 및
모터의 회전방향 설정 입력을 위한 정회전 및 역회전 스위치로 이루어짐을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 콘트롤판넬은 상기 마이크로프로세서의 이상 동작으로 정지 제어가 안될 경우 상기 모터를 전기적으로 강제 정지시키기 위한 정회전 및 역회전 제한 스위치를 더 구비함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 콘트롤판넬의 수동 작업상태 입력을 받으면, 사용자가 정회전 스위치를 누르고 있는 동안 모터의 회전을 정방향으로 구동 제어하여 벤딩작업이 이루어지도록 하고, 사용자가 역회전 스위치를 누르고 있는 동안 모터의 회전을 역방향으로 구동 제어하여 취출작업이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 콘트롤판넬의 자동 작업상태 입력을 받으면, 입력받아 설정된 제품 품번 및 각도에 따라 모터 구동을 자동 제어하고, 설정된 각도와 현재각이 일치될 때 자동으로 모터가 정지되도록 제어함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어장치.
무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법에 있어서,
(1) 작업 셋팅후, 상기 벤딩기의 콘트롤판넬을 버튼 조작하여 벤딩 제품 종류를 나타내는 품번 및 벤딩각도를 입력받아 설정하는 단계;
(2) 설정된 제품 품번 및 각도에 따라 모터를 구동시켜 파이프 벤딩하는 단계; 및
(3) 현재 작업중인 파이프벤딩각도가 설정된 각도와 일치하는 지 여부를 판단하고, 판단결과 일치하면 모터에 설치된 전자브레이크를 동작시켜 모터를 강제적으로 정지시켜 벤딩작업을 완료하는 단계를 포함하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법.
제 8항에 있어서, 현재 작업중인 파이프 벤딩각도, 파이프의 휨 상태 및 현재 동작중인 상태를 사용자가 알 수 있도록 표시하는 단계 (4)를 더 포함하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법.
제 8항에 있어서, 상기 단계 (1)은 최대 99개의 품번과 각 품번에 대해 최대 5개의 각도 입력이 가능함을 특징으로 하는 무멘드릴 파이프 벤딩기 제어방법.