KR20160137489A - 플렉시블 튜브와 어댑터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

플렉시블 튜브와 그 제조방법 및 장치가 개시된다.
눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 나선형으로 형성된 나선형 주름부(127a) 및 나선형 주름부(127a) 양단에 길이 방향과 수직으로 각각 하나 이상의 눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 형성된 한 쌍의 환형 주름부(127b)를 포함하여 구성됨으로써, 플렉시블 튜브와 이를 포함하는 플렉시블 튜브 어셈블리의 생산성이 높아지고 유체의 흐름이 원활해지며, 주름부의 끝과 어댑터와의 결합력이 높아질 수 있다.

Description

플렉시블 튜브와 어댑터 어셈블리 {flexible tube and its adapter assembly}

본 발명은 플렉시블 튜브와 그 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플렉시블 튜브를 나선형 주름과 그의 양단에 위치한 환형 주름으로 구성하고, 그의 양단에 다른 기계요소와의 결합을 위한 어댑터를 부착함으로써, 플렉시블 튜브의 제조시간을 단축하면서도 어댑터를 용이하게 부착할 수 있는 플렉시블 튜브와 그 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

통상, 플렉시블 튜브는 스텐레스 재질로 제조되는 것으로서, 도 1과 같은 나선형 주름(spiral)을 구성되는 타입과 도 2와 같은 환형 주름(one pitch)으로 구성되는 타입으로 구분된다. 나선형 주름으로 구성되는 타입은 단순 구부림(예 : 90도 벤딩 등)이 요구되는 관 이음매 등에 주로 사용되며, 환형 주름으로 구성되는 타입은 여러 가지 방향의 신축(예 : 축 방향, 축 직각방향, 각 변위 등) 흡수 및 관 이음매 등에 사용된다.

위와 같은 나선형 주름과 환형 주름으로 구성되는 타입의 플렉시블 튜브는 유압식 제조(하이드로 포밍)방식과 롤 제조(금형 회전식 제조)방식에 의해 제조된다.

종래의 유압식 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 내부의 수압노즐(1101)과 짝을 이루는 쪽 금형(1102) 간의 압축을 이용하여, 수압관(1103) 외부에 위치한 스테인레스 튜브에 개별 나사산으로 이루어진 환형 주름(1104)을 하나씩 연속해서 제조한다(특허문헌 1 참조). 이러한 제조장치는 튜브에 주름을 연속해서 제조함으로써, 필요한 길이의 플렉시블 튜브를 제조할 수 있고, 주름과 주름 사이 혹은 주름 양측에 주름이 없는 부분을 배치할 수 있으나, 주름을 하나씩 제조해야 하므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 롤 제조방식은 튜브가 회전식 금형을 통과하는 동안 나선형 또는 환형 주름을 연속해서 가공하는 방식이다. 이러한 방식은 빠른 속도로 튜브를 회전식 금형에 통과시킬 수 있어, 유압식 제조방식에 비해 월등히 높은 생산성을 보인다(특허문헌 2 참조).

위와 같은 종래의 롤 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치는, 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 캐터 필터(1105)를 거쳐 공급되는 제조을 위한 튜브(1108)가 리테이너(1109)의 오프셋장치(1106)에 부착된 금형(1107)에 공급되면, 금형(1107)에 의해 튜브(1108)에 주름(1104)이 제조되는데, 이때 금형(1107)의 종류에 따라 튜브(1108)에 제조되는 주름(1104)이 나선형 주름 또는 환형 주름으로 달라진다. 도 4c의 금형(하단 좌측)은 환형 주름을 제조하기 위한 금형(1107a)이고, 도 4c의 금형(하단 우측)은 나선형 주름을 제조하기 위한 금형(1107b)이다.

위와 같은 롤 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치는 위에서 언급한 유압식 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치에 비해 생산성이 높다는 장점이 있다.

위와 같은 방식에 의해 회전금형을 통과하는 튜브에 첫 번째 주름을 제조하는 경우, 도 5에서와 같이, 튜브 자체의 강성 때문에 금형을 목적하는 깊이까지 단번에 도달시키지 못한 채로 주름(1115)이 가공되며 튜브의 후속주름이 연달아 가공되면서 점점 목적하는 깊이까지 도달(1116)하게 되므로 이러한 정상운전상태로 연속작업을 하기 위해서는 가공 초기에 형성되어 주름깊이가 미달하는 부분(1115)은 잘라내서 버려야 한다.

만약, 종래의 롤 제조방식으로 가공 초기에 필요한 깊이까지 단번에 도달하게 한다면, 튜브는 우그러지게 되고, 정도가 심해지면 결국 강성한계를 초과한 스트레스를 받게 되어 튜브가 찢어지므로 이러한 규격미달부분을 최소화하거나 없애기 위해, 정상주름부분(1116)의 연속가공을 통해 생산성을 높일 수 있는 가공방법이 요구되어 왔다.

또한, 연속으로 가공된 긴 플렉시블 튜브는 필요한 길이로 절단하여 사용된다. 이렇게 절단된 플렉시블 튜브는 다른 기계요소와 결합하기 위하여 주름이 가공되지 않은 튜브 엔드(tube end)를 가져야 한다. 이러한 튜브 엔드는, 주름 제조이 끝난 후, 주름진 튜브를 필요한 길이만큼 절단한 후 주름이 없는 튜브, 즉 튜브 엔드를 필요한 길이로 잘라 용접하는 방식으로 부착된다.

이렇게 가공된 튜브 엔드를 갖는 플렉시블 튜브는 통상의 압력용 신축배관에 널리 사용되어 왔으나, 높은 압력(예: 약 150kg/m² 이상에서 작동하는 냉매를 사용하는 공조장치 등)에 적용하는 경우, 응력이 걸리는 주름부의 끝과 튜브 엔드의 용접부가 파손되는 문제점이 있다.

이에 종래에는 주름진 튜브에 주름이 없는 튜브를 용접하는 방식에서 벗어나, 주름진 튜브와의 결합력을 배가하고 다른 기계요소와의 용이한 결합을 위해 주름진 튜브에 별도의 어댑터를 용접하는 방식이 개발되었는데, 나선형 주름으로 구성되는 플렉시블 튜브의 경우 주름부의 끝과 어댑터와의 접촉면적이 균일하지 않아 용접이 어렵고, 환형 주름으로 구성되는 플렉시블 튜브(1200)의 경우 도 6과 같이 주름부(1210)의 끝에 어댑터(1220)를 용접시 가해지는 열이 주름부(1210)와 어댑터(1220)의 접촉면에 고르게 가해지지 않아 주름부(1210)와 어댑터(1220)가 일정하게 용접되지 못하는 한계가 있다.

즉, 어댑터(1220)의 상부에 가해진 열이 주름부(1210)와 어댑터(1220)의 모든 접촉면에 고르게 전달되지 않아 모든 접촉면, 즉 열이 가해지는 부분으로부터 먼거리에 있는 접촉면이 용접되지 않아, 용접되지 않은 주름부(1210)와 어댑터(1220) 사이에 유체 중에 포함되어 있는 파티클이 끼거나 주름부(1210)와 어댑터(1220)가 유체의 흐름에 방해가 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제 10-0333783 호(2002. 04. 25. 등록공고) 대한민국 등록특허 제 10-0098803 호(1996. 01. 04. 등록공고)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플렉시블 튜브의 생산성을 높이면서도 유체의 흐름을 원활히 하고, 주름부의 끝과 다른 기계요소와의 결합을 위한 어댑터와 결합력을 높이기 위한 플렉시블 튜브와 그 제조방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 나선형으로 형성된 나선형 주름부; 및 상기 나선형 주름부 양단에 길이 방향과 수직으로 각각 하나 이상의 눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 형성된 한 쌍의 환형 주름부;를 포함하여 구성되는, 플렉시블 튜브에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 외측을 향해 좁아지는 형상을 가지며 플렉시블 튜브의 환형 주름부의 양단에 부착되는 어댑터를 가지는 어댑터 어셈블리에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 환형 주름부 중 상기 나선형 주름부와 접하지 않는 끝 부분이 상기 어댑터 입구의 두께와 대응되게 절단될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 캐터 필러가 구비된 튜브 공급부; 상기 튜브 공급부로부터 공급되는 튜브에 나선형 주름부와 환형 주름부로 구성되는 주름부가 제조되는 튜브 제조부; 및 캐터 필러가 구비되어 주름부가 제조된 튜브가 인출되는 튜브 인출부;를 포함하여 구성되고, 상기 튜브 제조부는, 중공축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 내부 휠; 상기 중공축을 회전중심으로 상기 내부 휠에 형성된 회전면을 따라 회전가능하게 설치되며, 원주의 내면을 따라 직경 방향으로 변하는 두께를 가지는 원주면에 형성된 가이드 라인을 포함하는 원형의 외부 휠; 상기 내부 휠과 상기 외부 휠을 동일 또는 서로 다른 회전수로 동일한 방향으로 회전시키는 각각의 모터; 상기 가이드 라인을 따라 상기 내부 휠 내에서 상하운동하는 종동체가 설치된 캠; 상기 캠에 설치된 상기 중공축에 삽입된 튜브에 나선형 주름부와 환형 나선부로 구성되는 주름부가 제조되는 주름 제조용 금형; 및 상기 캠이 상기 내부 휠의 상기 내부판 내에서 편심되어 부분회전 가능하게 설치되는 고정축;을 포함하여 구성되는, 플렉시블 튜브의 제조장치에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 캠과 상기 내부 휠에 각각 일단이 고정되어 서로 미는 방향으로 힘이 작용하는 스프링을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 튜브 공급부 및 상기 튜브 인출부는, 상기 주름 제조용 금형과 상기 중공축에 튜브를 연속적으로 공급 및 인출할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 튜브 공급부와 상기 튜브 인출부는, 상기 튜브 제조부가 튜브에 나선형 주름부 또는 환형 주름부를 제조할 수 있도록 튜브를 각기 다른 속도 또는 동일한 속도로 공급 및 인출할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 외부 휠의 가이드 라인에 종동체가 접촉되어 캠이 최상점에 위치한 상태에서, 튜브가 튜브 공급부로부터 중공축에 공급되는 제 1 단계; 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 각기 다른 속도로의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인에 종동체가 접촉되는 캠이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형이 튜브를 점진적으로 눌러 환형 주름부의 첫 번째 골이 제조되는 제 2 단계; 상기 내부 휠 또는 상기 외부 휠의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인과 종동체와의 접촉위치가 변경되어 상기 캠이 최상점으로 이동된 상태에서 상기 튜브 공급부와 상기 튜브 인출부가 구동되어 튜브가 환형 주름부의 산이 제조될 거리만큼 이송되는 제 3 단계; 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 각기 다른 속도로의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인에 종동체가 접촉되는 캠이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형이 튜브를 점진적으로 눌러 환형 주름부의 첫 번째 산과 두 번째 골이 제조되는 제 4 단계; 상기 캠이 최하점에 위치한 상태에서, 상기 내부 휠과 상기 외부 휠이 동일한 속도로 회전됨과 동시에 상기 튜브 공급부와 상기 튜브 인출부의 구동으로 튜브가 각기 다른 속도로 공급 및 인출되면서 1피치 이상의 나선형 주름부가 제조되는 제 5 단계; 상기 내부 휠 또는 상기 외부 휠의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인과 종동체와의 접촉위치가 변경되어 상기 캠이 최상점으로 이동된 상태에서, 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 각기 다른 속도로의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인에 종동체가 접촉되는 캠이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 상기 주름 제조용 금형이 튜브를 점진적으로 눌러 환형 주름부의 마지막에서 두 번째 골이 제조되는 제 6 단계; 상기 내부 휠 또는 상기 외부 휠의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인과 종동체와 접촉위치가 변경되어 상기 캠이 최상점으로 이동된 상태에서 상기 튜브 공급부와 상기 튜브 인출부가 구동되어 튜브가 환형 주름부의 산이 제조될 거리만큼 이송되는 제 7 단계; 및 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 각기 다른 속도로의 회전으로 상기 외부 휠의 가이드 라인에 종동체가 접촉되는 캠이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 상기 주름 제조용 금형이 튜브를 점진적으로 눌러 환형 주름부의 마지막 산과 골이 제조되는 제 8 단계;를 포함하여 구성되는, 플렉시블 튜브의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 2 단계, 상기 제 4 단계, 상기 제 6 단계, 상기 제 8 단계는, 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 서로 다른 속도로의 회전으로 상기 캠의 편심이 시작되어 상기 주름 제조용 금형이 튜브에 점진적으로 접근되는 단계; 상기 내부 휠과 상기 외부 휠의 계속되는 서로 다른 속도로의 회전으로 상기 캠의 편심이 증가되어 상기 주름 제조용 금형이 튜브를 점진적으로 눌러 최대깊이까지 도달되는 단계; 및 상기 캠의 최대 편심이 유지되고 상기 주름 제조용 금형이 튜브를 최대 깊이로 누른 상태에서 상기 내부 휠과 상기 외부휠이 1 회전되는 단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 플렉시블 튜브를 나선형 주름과 이의 양단에 연속해서 제조되는 환형 주름으로 구성하고 그의 양단에 다른 기계요소와의 연결을 위한 어댑터를 부착함으로써, 플렉시블 튜브의 생산성을 높이면서도 유체의 흐름을 원활히 하고, 어댑터와의 용접을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 플렉시블 튜브의 환형 주름에 연결되는 어댑터의 입구를 점진적으로 넓어지게 제조함으로써, 유체와의 접촉저항을 최소화하면서도 용접시 가해지는 열이 고르게 전달되어 플렉시블 튜브의 환형 주름과 어댑터의 접촉면이 모두 용접되어 결합력이 배가되며 주름과 어댑터 사이에 파티클 등이 끼이는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 나선형 주름으로 구성되는 타입의 종래의 플렉시블 튜브의 측면도이다.
도 2는 환형 주름으로 구성되는 타입의 종래의 플렉시블 튜브의 측면도이다.
도 3은 종래의 유압식 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치의 개요도이다.
도 4a 내지 도 4c는 종래의 롤 제조방식의 플렉시블 튜브 제조장치의 개요도이다.
도 5는 종래의 플렉시블 튜브의 측면도이다.
도 6은 종래의 플렉시블 튜브의 주름부와 어댑터와의 결합구조를 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브와 이에 어댑터가 결합된 어댑터 어셈블리의 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브의 제조장치의 평면도 및 측면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 사시도이다.
도 11은 도 8 및 도 8에 개시된 튜브 제조부의 부분 분해 사시도이다.
도 12는 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 분해 사시도이다.
도 13은 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 단면도이다.
도 14는 도 8 및 도 9에 개시된 캠과 내부판 사이에 스프링이 내재된 상태를 보여주는 정면도이다.
도 15는 본 발명에 의한 플렉시블 튜브를 제조하는 과정을 보여주는 공정도이다.
도 16은 도 15에서 제조되는 환형 주름부를 제조하는 과정을 보여주는 공정도이다.
도 17a는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 대기구간에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17b는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 제조 진입구간에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17c는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 제조구간에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17d는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 제조구간의 종료단계에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17e는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 제조유지구간에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17f는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 이탈구간에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17g는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 이송구간 진입단계에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17h는 가이드 라인에 접촉되는 종동체가 이송구간 종료단계에 위치한 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브와 이에 어댑터가 결합된 어댑터 어셈블리의 예시도이다.

도 7에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브와 이에 어댑터가 결합된 어댑터 어셈블리는, 눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 형성된 나선형 주름부(127a)(도 1 참조) 및 나선형 주름부(127a) 양단에 길이방향과 수직으로 각각 2개의 눌린 골(127c)과 1개의 눌리지 않은 산(127d)이 환형으로 형성된 한 쌍의 환형 주름부(127b)(도 2, 도 5 및 도 6 참조)를 포함하여 구성됨으로써, 제조공정을 단순화할 수 있으며, 수직으로 설치시 유체가 나선형 주름부의 경사면을 따라 흐르는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브와 이에 어댑터가 결합된 어댑터 어셈블리는, 환형 주름부(127b)의 양단에 부착되는 한 쌍의 어댑터(500)를 더 포함하여 구성됨으로써, 다른 기계요소와 연결이 용이하다. 또한, 어댑터(500)는 그 외측을 향해 점진적으로 좁아지는 형상을 가짐으로써, 튜브, 즉 어댑터(500)와 유체 간의 충돌을 최소화하여 원활한 흐름을 유도할 수 있다.

이때 어댑터(500)의 입구(510) 부분, 즉 어댑터(500)의 외측을 향해 점진적으로 좁아지는 각도(A)는 30°인 것이 바람직하다.

그리고, 환형 주름부(127b) 중 나선형 주름부(127a)와 접하지 않는 끝 부분이 어댑터(500) 입구(510)의 두께와 대응되게 절단됨으로써, 어댑터(500)와의 용접시 튜브와 어댑터(500) 간의 간극을 최소화하여 유체의 흐름을 방해하거나 각종 파티클이 끼이는 것을 방지할 수 있다.

위의 실시예에서는 나선형 주름부(127a)의 양단에 접하는 환형 주름부(127b)가 1개 산과 2개의 골로 이루어지는 것을 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 제조공정이 길어지지 않는 범위 내에서 임의로 조절할 수 있다.

또한, 위의 실시예에서는 어댑터(500)의 입구(510) 부분, 즉 어댑터(500)의 외측을 향해 점진적으로 좁아지는 각도(A)는 30°인 것을 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어댑터(500)의 입구(510) 부분, 즉 어댑터(500)의 외측을 향해 점진적으로 좁아지는 각도(A)가 24∼75°의 범위를 가질 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브의 제조장치의 평면도 및 측면도이고, 도 10은 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 사시도이며, 도 11은 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 부분 분해 사시도이며, 도 12는 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 분해 사시도이며, 도 13은 도 8 및 도 9에 개시된 튜브 제조부의 단면도이며, 도 14는 도 8 및 도 9에 개시된 캠과 내부판 사이에 스프링이 내재된 상태를 보여주는 정면도이다.

본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브의 제조장치는, 도 8 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 캐터 필러(210)가 구비되어 제조하고자 하는 튜브(126)가 공급되는 튜브 공급부(200)와, 튜브(126)에 환형 주름부(127b), 나선형 주름부(127a) 그리고 환형 주름부(127b)로 구성되는 주름부(127)가 제조되는 튜브 제조부(300) 및 캐터 필러(410)가 구비되어 주름부(127)가 제조된 튜브(126)가 인출되는 튜브 인출부(400)를 포함하여 구성된다. 튜브 공급부(200)와 튜브 제조부(300) 그리고 튜브 인출부(400)는 공급되는 튜브(126)에 연속해서 주름부(127)를 제조하기 위해 일직선으로 배치된다.

튜브 공급부(200)는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 캐터 필러(210)를 구비하는 것으로서, 상하로 배치되어 튜브(126)를 공급하는 한 쌍의 고무 벨트(211)와, 고무 벨트(211)와 연동되는 2개의 기어(212)가 결합되는 2개의 회전축(213)과, 2개의 회전축(213)에 결합되어 모터(215)와 같은 동력원에 연동되는 풀리(214)를 포함하여 구성됨으로써, 공정에 맞춰 제조하고자 하는 튜브(126)를 필요한 속도로 공급할 수 있다.

튜브 제조부(300)는, 도 10 내지 도 14에서와 같이, 중공축(5)을 중심으로 회전가능하게 설치되는 내부 휠(2)과, 중공축(5)을 회전중심으로 내부 휠(2)에 형성된 회전면(6)을 따라 회전가능하게 설치되며, 원주의 내면을 따라 직경 방향으로 변하는 두께(71)를 가지는 원주면에 형성된 가이드 라인(7)을 포함하는 원형의 외부 휠(3)과, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)을 동일 또는 서로 다른 회전수로 동일한 방향으로 회전시키는 각각의 모터(8)(9)와 같은 동력원과, 가이드 라인(7)을 따라 내부 휠(2) 내에서 상하운동하는 종동체(100)가 설치된 캠(111)과, 캠(111)에 설치된 중공축(100)에 삽입된 튜브(126)에 나선형 주름부(127a)와 환형 나선부(127b)로 구성되는 주름부(127)가 제조되는 주름제조용 금형(112), 그리고 캠(111)이 내부 휠(2)의 내부판(22) 내에서 편심되어 부분회전 가능하게 설치되는 고정축(113)을 포함하여 구성됨으로써, 튜브(126)에 환형 주름부(127b), 나선형 주름부(127a) 그리고 환형 주름부(127b)로 구성되는 주름부(127)를 연속해서 제조할 수 있다.

튜브 인출부(400)는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 캐터 필러(410)를 구비하는 것으로서, 상하로 배치되어 튜브(126)를 인출하는 한 쌍의 고무 벨트(411)와, 고무 벨트(411)와 연동되는 2개의 기어(412)가 결합되는 2개의 회전축(413)과, 2개의 회전축(413)에 결합되어 모터(415)와 같은 동력원에 연동되는 풀리(414)를 포함하여 구성됨으로써, 공정에 맞춰 제조된 튜브(126)를 필요한 속도로 인출할 수 있다.

구체적으로는 튜브 제조부(300)는 중공축(5)이 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 튜브 공급부(200) 및 튜브 인출부(400)와 일직선상에 놓여지도록 프레임(114)에 설치되어, 도 10에서와 같이 제조하고자 하는 튜브(126)가 축 중심선(4)을 따라 이동된다. 회전중심이 되는 중공축(5)의 외주면에 베어링(51)을 매개로 내부 휠(2)이 설치된다. 내부 휠(2)은 외주면에 타이밍벨트에 의해 구동될 수 있도록 풀리 기어(21)가 형성되어 도 8 및 도 9의 모터(8)에 연결된 풀리(81)와 연동된다. 내부 휠(2)은 외부휠(3)이 베어링(33)을 사이에 두고 회전가능하게 설치되는 회전면(6)을 구비한다. 중공축(5)에 끼워지는 원형판형태의 내부판(22)이 내부 휠(2)에 고정된다. 타이밍 벨트와 풀리와 같은 동력전달수단을 대신하여 스프로킷과 체인 또는 하나 이상의 기어 등이 사용될 수 있다.

외부 휠(3)은 도 12 및 도 13에서와 같이 중공축(5)을 회전중심으로 하여, 내부 휠(2)에 설치된 회전면(6)을 따라 회전하게 설치된다. 외부 휠(3)은 외주면에 타이밍벨트에 의해 구동될 수 있도록 풀리 기어(31)가 형성되어 도 8 및 도 9의 모터(9)에 연결된 풀리(91)와 연동된다. 또한, 외부 휠(3)은 원주의 내면을 따라 직경방향으로 변하는 두께(71)를 가지는 가이드 라인(7)을 구비한다. 가이드 라인(7)은 외부 휠(3)에 직접 가공될 수도 있으나, 여러 가지 다른 주름깊이를 필요로 하는 경우 교체가 가능하도록 원 형상을 갖는 별도의 림(32)의 안쪽에 가공될 수 있다.

내부 휠(2)과 외부 휠(3)은 공정에 따라 동일 또는 서로 다른 회전수로 동일한 방향으로 회전될 수 있도록 각각의 모터(8)(9)와 연결된 풀리(81)(91)를 이용해 타이밍벨트로 동력이 전달된다. 각 풀리(81)(91)와 연결되는 모터(8)(9)는 프레임(114)에 고정된다. 모터의 예로서는 스테핑모터, 또는 서보 모터 등이 사용될 수 있다.

외부 휠(2)에 볼트체결방식으로 결합하는 림(32)의 안쪽 벽에 형성된 가이드라인(7)이 중공축(5)의 축 중심선(4)을 기준으로 완전한 원형이 아닌 타원형태를 이루므로, 가이드라인(7)을 따라 움직이는 종동체(100)는 아래 위로 움직이게 된다. 즉, 종동체(100)와 축 중심선(4)과의 거리가 가까워졌다 멀어진다. 이러한 종동체(100)를 포함하는 캠(111)은 내부 휠(2)에 결합되는 내부판(22)에 중공축(5)과는 편심되어 형성된 고정축 구멍(1131)에 고정축(113)에 의해 회동이 가능하도록 결합된다. 캠(111)은 고정축(113)과 종동체(100)에 의해 발생하는 운동에 의한 압력을 제조하고자 하는 튜브(126)에 전달하기 위하여 주름 제조용 금형(112)을 수용하는 금형설치구멍(123)을 구비한다.

이때 캠(111)이 최상점, 즉 원점에 머무는 경우, 금형설치구멍(123)의 중심이 중공축(5)의 축 중심선(4)과 일치하거나, 일치하지 아니한 경우라도 주름 제조용 금형(112)의 금형 팁(125)이 튜브(126)에 압력을 미치지 못한다.

도 14와 같이 캠(111)과 내부 휠(2)에 각각 일단이 고정되어 서로 미는 방향으로 힘이 작용하는 스프링(124)이 구비됨으로써, 스프링(124)의 작용에 의해 캠(111)의 종동체(100)와 가이드 라인(7)의 연속적인 접촉이 부드럽게 이루어질 수 있다.

캠(111)의 금형설치구멍(123)에 설치되며 중공축(5)에 삽입된 제조하고자 하는 튜브(126)가 통과하는 주름 제조용 금형(112)은 캠(111)의 편심에 의해 주름 제조용 금형(112)의 금형 팁(125)이 제조하고자 하는 튜브(126)와 접촉하면서 나선형 주름부(127a)와 환형 주름부(127b)로 구성되는 주름부(127)를 제조한다.

여기서, 환형 주름부(127b)를 제조하는 경우, 튜브(126)는 하나의 골이 제조된 후 캠(111)이 최상점으로 복귀한 상태에서 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 다음 골을 제조하기 위해 1피치, 즉 하나의 골의 폭만큼 이동된다. 또한, 나선형 주름부(127a)를 제조하는 경우, 튜브(126)는 캠(111)이 최하점, 즉 제조하고자 하는 주름의 최대 깊이에 위치한 상태에서 내부 휠(2)과 외부 휠(3)이 1회전할 때마다 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 1피치만큼의 거리를 이동된다.

위의 실시예에서는 튜브(126)의 이동이 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 이루어지는 것을 예로 설명하였으나, 튜브(126)의 이동이 튜브(126)와 프레임(114) 간의 상대운동에 따라 이루어지므로 본 발명은 이에 한정되지 않고 튜브(126)가 고정된 상태에서 프레임(114), 즉 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 이동으로 이루어질 수도 있다. 이 경우 튜브(126)는 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400), 또는 별도의 지그에 의해 고정되고 도시되지 않은 모터와 같은 동력원의 동력이 도시되지 않은 웜기어 등과 같은 동력 전달수단을 통해 프레임(114)에 전달되어 이동될 수 있다.

위의 실시예에서 중공축(5)과 주름 제조용 금형(112)에 공급되는 튜브(126)는 연속작업을 위해 그의 양단이 절단되지 않아 연속적으로 공급될 수 있는 형태를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명은 연속적으로 공급될 수 있는 형태의 튜브(126)를 제작하기 위해, 튜브 공급부(200)의 전단에 좁은 띠 형태의 강판을 길이방향을 따라 연속해서 원형으로 구부리고, 구부려진 상태에서 마주치게 되는 길이방향의 양단을 연속해서 용접하는 제관장치를 별도로 설치할 수 있다.

도 15는 본 발명에 의한 플렉시블 튜브를 제조하는 과정을 보여주는 공정도이고, 도 16은 도 15에서 제조되는 환형 주름부를 제조하는 과정을 보여주는 공정도이다

도 15에 의하면, 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)에 종동체(100)가 접촉되어 캠(111)이 최상점(대기구간)에 위치한 상태에서, 제조하고자 하는 튜브(126)가 튜브 공급부(200)에 연동해서 중공축(5)에 공급되게 된다(S1).

이어서, 중공축(5)에 공급된 튜브(126)가 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 의해 고정된 상태에서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 각기 다른 속도로의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)에 종동체(100)가 접촉되는 캠(111)이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 점진적으로 눌러 환형 주름부(127b)의 첫 번째 골이 제조되게 된다(S2).

위와 같이 환형 주름부(127b)의 첫 번째 골이 제조된 후 내부 휠(2) 또는 외부 휠(3)의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)과 종동체(100)와의 접촉위치가 변경되어 캠(111)이 다시 최상점으로 이동된 상태에서, 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 튜브(126)가 1피치, 즉 환형 주름부(127b)의 산이 제조될 거리만큼 이송되게 된다(S3).

이송이 종료된 튜브(126)가 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 의해 고정된 상태에서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 각기 다른 속도로의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)에 종동체(100)가 접촉되는 캠(111)이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 점진적으로 눌러 환형 주름부(127b)의 첫 번째 산과 두 번째 골이 제조되게 된다(S4).

위와 같이 S1 단계, S2 단계 및 S3 단계를 통해 튜브(126)에 환형 주름부(127b)가 제조된 후 캠(111)이 최하점에 위치한 상태에서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)이 동일한 속도로 회전됨과 동시에 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 튜브(126)가 각기 다른 속도로 공급 및 인출되면서 1피치 이상의 나선형 주름부(127a)가 제조되게 된다(S5).

이때 튜브(126)에 제조되는 나선형 주름부(127a)의 골의 깊이 또는 산의 높이와 1피치의 폭은 주름 제조용 금형(112)의 두께나 캠(111)에 연동해서 상하로 이동되는 주름 제조용 금형(112)의 상하이동거리, 튜브 공급부(200)에 의해 공급되는 튜브(126)의 공급속도, 튜브 인출부(400)에 의해 인출되는 튜브(126)의 인출속도 등에 의해 조절된다.

그리고, S5 단계를 통해 튜브(126)에 나선형 주름부(127a)가 제조된 후 또 하나의 환형 주름부(127b)를 제조하기 위해, 내부 휠(2) 또는 외부 휠(3)의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)과 종동체(100)와의 접촉위치가 변경되어 캠(111)이 최상점으로 이동된 상태에서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 각기 다른 속도로의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(11)에 종동체(100)가 접촉되는 캠(111)이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 점진적으로 눌러 환형 주름부(127b)의 마지막에서 두 번째 골이 제조되게 된다(S6).

위와 같이 환형 주름부(127b)의 마지막에서 두 번째 골이 제조된 후 내부 휠(2) 또는 외부 휠(3)의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)과 종동체(100)와 접촉위치가 변경되어 캠(111)이 최상점으로 이동된 상태에서, 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 연동해서 튜브(126)가 환형 주름부(127b)의 산이 제조될 거리만큼 이송되게 된다(S7).

이송이 종료된 튜브(126)가 튜브 공급부(200)와 튜브 인출부(400)에 의해 고정된 상태에서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 각기 다른 속도로의 회전으로 외부 휠(3)의 가이드 라인(7)에 종동체(100)가 접촉되는 캠(111)이 최상점에서 최하점으로 이동되면서 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 점진적으로 눌러 환형 주름부(127b)의 마지막 산과 골이 제조되게 된다(S8).

위와 같이 튜브(126)에 주름부(127)를 제조하는 과정에서 S2 단계, S4 단계, S6 단계, S8 단계를 통해 환형 주름부(127b)의 골을 제조하는 과정은, 도 16에서와 같이, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 서로 다른 속도로의 회전으로 캠(111)의 편심이 시작되어 이에 연동해서 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)에 점진적으로 접근되게 된다(S21).

이어서, 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 계속되는 서로 다른 속도로의 회전으로 캠(111)의 편심이 증가되어 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 점진적으로 눌러 최대깊이까지 도달되게 된다(S22).

그리고, 캠(111)의 최대 편심이 유지되어 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)를 최대 깊이로 누른 상태에서 내부 휠(2)과 외부 휠(3)이 1 회전되게 된다(S23).

이하, 본 발명의 실시예에 의한 플렉시블 튜브의 주름부(127)를 구성하는 환형 주름부(127b), 즉 1피치의 환형 주름부를 제조하는 과정을 도 17a 내지 도 17h에 의해 상세히 설명한다. 이해를 돕기 위해, 도 17a에서와 같이 외부 휠(3), 즉 림(32)의 가이드 라인(7)에 접촉되는 캠(111)의 종동체(100)의 위치에 따라 대기구간(1), 제조 진입구간(2), 제조구간(3), 제조 유지구간(4), 이탈구간(5), 이송구간(6)으로 분할해서 설명한다.

도 17a는 가이드 라인(7)에 접촉되는 종동체(100)의 접촉 위치에 따른 대기구간(1), 제조 진입구간(2), 제조구간(3), 제조 유지구간(4), 이탈구간(5), 이송구간(6)을 표시하고, 도 17b 내지 도 17h는 튜브(126)를 제조하는 주름 제조용 금형(112)을 확대하여 보여준다.

도 17a는 가이드 라인(7)에 접촉되는 종동체(100)의 위치에 따라 구간별로 튜브(126)가 제조된 상태를 나타낸다. 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 회전수가 1바퀴만큼 차이가 나는 경우(예 : 내부 휠(2)이 분당 13 회전하는 동안 외부 휠(3)이 12 회전하는 경우), 360°의 위상차가 발생하고, 이러한 위상차에 의해 환형 주름부가 제조된다.

도 17a는 대기구간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 회전이 시작되지 않은 대기상태를 나타낸다. 외부 휠(3)의 12 회전 중 0 회전 상태이며 원점이 된다. 주름 제조용 금형(112)이 제조하고자 하는 튜브(126)의 어떤 부분에도 닿지 않는 상태이다.

도 17b는 제조 진입구간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 1회전이 종료되어, 30°의 오프셋(offset)을 나타낸다. 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 상대위치 변동이 시작되어, 외부 휠(3)이 한바퀴를 돈 상태에서 내부 휠(2)은 한바퀴를 초과하여 회전하여, 외부 휠(3)의 원주를 따라 변화하는 두께(71)를 갖는 가이드 라인(7)이 내부 휠(2)에 편심되게 설치된 캠(111)의 종동체(100)를 내부 휠(2)과 외부 휠(3)의 회전중심방향으로 밀기 시작하여, 주름 제조용 금형(112)이 튜브(126)에 접근된다.

도 17c는 제조구간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(13)의 12 회전 중 2 회전이 종료되어, 60°의 오프셋(offset) 발생으로, 튜브(126)와 주름 제조용 금형(112)이 중첩되기 시작하여 주름 제조용 금형(112)의 금형 팁(125)이 튜브(126) 표면을 눌러 환형 주름부(127b)가 제조된다.

도 17d는 제조구간의 마지막 순간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 6 회전이 종료되어, 180°의 오프셋(offset)이 발생하여, 주름 제조용 금형(112)에 의해 튜브(126)에 환형 주름부(127b)가 최대깊이로 제조된다.

도 17e는 제조 유지구간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 7 회전이 종료되어, 210°의 오프셋(offset)이 발생하여, 위의 도 17d에서와 같이 환형 주름부(127b)의 최대 깊이까지 눌린 주름 제조용 금형(112)이 현재상태를 유지하면서 한 바퀴를 더 돈다. 이는 튜브(126)의 표면, 즉 최대깊이로 제조된 골의 표면을 고르게 처리하기 위함이다.

도 17f는 이탈구간을 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 8 회전이 종료되어, 240°의 오프셋(offset)이 발생하여, 주름 제조용 금형(112)이 환형 주름부(127b)의 최대깊이보다 높게 올라오며 공회전하게 된다. 따라서, 주름 제조용 금형(112)이 환형 주름부(127b)로부터 완전히 벗어나지는 않고, 환형 주름부(127b)의 골로부터 서서히 멀어지게 된다.

도 17g는 이송구간이 시작되는 단계를 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 9 회전이 종료되어, 270°의 오프셋(offset) 발생으로, 주름 제조용 금형(112)이 환형 주름부(127b)의 골로부터 완전히 빠져나와, 튜브(126)와 주름 제조용 금형(112)은 서로 간섭받지 않는다. 따라서, 튜브(126)가 주름 제조용 금형(112)을 통과해서 튜브(126)의 길이방향으로 이동될 수 있다. 물론, 튜브(126)를 대신하여 내부 휠(2)과 외부 휠(3)을 지지하는 프레임이 튜브(126)에 대하여 상대운동하여 이동될 수도 있다.

도 17h는 튜브의 이송이 진행중인 상태를 나타내는 것으로서, 외부 휠(3)의 12 회전 중 11 회전이 종료되어, 330°의 오프셋이 발생한다. 위의 도 17g에서와 같이 270°의 오프셋 상태에서 330°의 오프셋 상태까지의 시간간격 동안 튜브(126)와 주름 제조용 금형(112)은 서로 접촉 또는 간섭되지 않는 상태가 유지되므로, 튜브(126)는 다음 주름의 골이 제조될 거리만큼 이동하게 된다. 튜브(126)의 이동이 완료된 상태에서 나머지 30°만큼의 오프셋(offset)이 경과하고 원점인 도 16a과 같은 상태로 복귀하여 다음 주름 제조에 대비한다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

2 : 내부 휠 3 : 외부 휠
4 : 축 중심선 5 : 중공축
6 : 회전면 7 : 가이드 라인
8, 9, 215, 415 : 모터 21 : 풀리 기어
22 : 내부판 31 : 풀리 기어
32 : 림 33, 51 : 베어링
71 : 두께 81, 91, 214, 414 : 풀리
100 : 종동체 111 : 캠
112 : 주름 제조용 금형 113 : 고정축
1131 : 고정축 구멍 114 : 프레임
123 : 금형설치구멍 124 : 스프링
125 : 금형 팁 126 : 튜브
127 : 주름부 127a : 나선형 주름부
127b : 환형 주름부 200 : 튜브 공급부
210, 410 : 캐터 필러 211, 411 : 고무 벨트
212, 412 : 기어 213, 413 : 회전축
300 : 튜브 제조부 400 : 튜브 인출부
500 : 어댑터 510 : 입구

Claims (3)

1. 눌린 골과 눌리지 않은 산이 평행하게 나선형으로 형성된 나선형 주름부(127a); 및
   상기 나선형 주름부(127a) 양단에 길이 방향과 수직으로 각각 하나 이상의 눌린 골(127c)과 눌리지 않은 산(127d)이 평행하게 형성된 한 쌍의 환형 주름부(127b);
   를 포함하여 구성되는, 플렉시블 튜브.
2. 그 외측을 향해 좁아지는 형상을 가지는 어댑터(500)가 제 1 항의 플렉시블 튜브의 환형 주름부(127b)의 양단에 부착되어 구성되는, 어댑터 어셈블리.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 환형 주름부(127b) 중 상기 나선형 주름부(127a)와 접하지 않는 끝 부분이 상기 어댑터(500) 입구(510)의 두께와 대응되게 절단되는 것을 특징으로 하는, 어댑터 어셈블리.

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