KR20200107979A

KR20200107979A - 도관 부재에 밀봉 부분을 형성하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200107979A
Application number: KR1020207020818A
Authority: KR
Inventors: 빅토르 보타
Original assignee: 클리브랜드 툴 앤드 머신, 엘엘씨
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2020-09-16
Also published as: KR102380958B1; CN112512711A; WO2019143343A1; US20210362207A1

Abstract

다른 도관 부재에 대한 연결에서 이용하기 위한 밀봉 부분을 도관 부재 상에 형성하기 위한 장치 및 방법으로서, 도관 부재들 사이의 연결부는 공기 관리 시스템에서 공기의 누출을 방지하도록 실질적으로 밀봉된다.

Description

도관 부재에 밀봉 부분을 형성하기 위한 장치 및 방법

본 발명은 일반적으로 도관 부재에 밀봉 부분을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도관 공작물은 건물 등을 위한 강제 공기 가열 및 공조 시스템에서 일반적으로 이용되고, 도관 공작물은 퍼니스(furnace) 및/또는 공조 시스템으로부터 건물의 여러 지역으로의 분배 시스템을 제공한다. 도관 공작물은 일반적으로, 건물 등의 여러 부분까지 연장되는 원통형 관류로 형성된다. 도관 부재는, 서로 커플링되어 강제되는 공기를 건물 또는 기타의 상이한 영역들에 공급하기 위한 도관 공작물을 형성하는, 엘보, 감소부/증대부, 각도부, 연결체, 티(tee), Y강(wye) 및 기타와 같은 특별한 섹션을 포함한다. 전형적으로, 그러한 도관은, 다른 도관 부재 유입구 개구부에 커플링되는 원통형 관류 배출구의 원통형 부분 또는 길이를 포함한다. 그러한 도관 부재에서, 도관 부재들 사이의 연결부에서 공기가 손실될 수 있다. 공기가 도관 시스템을 통해서 순환될 때, 공기는 연결부를 통해서 소산되고, 이는 다시, 에너지의 손실을 유발하고 그에 따라 효율성이 낮은 시스템을 생성한다. 도관 사이의 연결부의 밀봉은 HVAC 시스템의 효율을 높이고, 에너지를 보전하며, 이는 매우 바람직하다. 그러한 도관 부재들 사이의 연결부의 밀봉은, 일반적으로 예를 들어 연결부에서 테이프 또는 매스틱(mastic)을 이용하여, 설치 후에 실시되었고, 이는 비록 공기의 누출을 방지하는데 도움이 되나, 특별히 효과적이지 않고 설치 비용을 증가시킨다. 도관 부재 연결 부분의 단부 부근에 위치되는 홈 내에 장착되는 고무 유형의 밀봉부를 이용하는 것과 같은, 도관 부재들 사이의 연결부를 밀봉하기 위한 시도가 있어 왔으나, 고무 유형의 밀봉부의 이용은 이러한 추가적인 부재의 비용을 부가하고, 그 설치를 필요로 한다. 그에 따라, 도관 부재들 사이의 연결부가 단순화된 방식으로 밀봉될 수 있게 하는, 도관 내의 밀봉 부분의 자동화된 제조를 위한 장치 및 방법이 필요하다.

그에 따라, 본 발명은, 하나의 측면에서, 공기 관리 시스템에서 이용하기 위한 도관 부재 상에 밀봉 부분을 형성하기 위한 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 공작물 단편을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 작업 스테이션을 포함한다. 형성 조립체는, 도관 부재의 단부에 인접하여, 공작물 단편 내에 밀봉 비드를 미리 결정된 방식으로 형성하도록 구성된다. 형성 조립체는, 도관 부재의 단부를 다른 도관 부재에 연결하고 밀봉하기 위해서 협력하는 밀봉 비드를 공작물 단편 내에 형성하기 위한, 형성 부재 및 적어도 하나의 다이 부재를 포함한다. 형성 조립체의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템이 제공된다.

본 발명은 또한 도관 부재 상의 밀봉 부분의 자동화된 제조 방법에 관한 것이다. 그러한 방법은 원통형 단부 구성을 가지는 공작물 단편을 제공하는 고 작업 스테이션 내에서 공작물 단편의 단부를 제1의 미리 결정된 위치에 배치하는 단계를 포함한다. 클램핑 시스템이, 공작물 단편을 제1의 미리 결정된 위치에서 고정하기 위한 제1 클램프를 포함하고, 회전 헤드(turning head)를 포함하는 형성 조립체가 공작물 단편 단부 섹션의 내측부에 결합된다. 회전 헤드는, 다른 도관 부재의 내경과 밀봉하기 위한 적어도 하나의 밀봉 비드를 생산하는 형성 휠을 포함하고, 공작물 단편의 단부로부터 멀어지는 쪽으로 반경이 증가되는 복수의 밀봉 비드를 포함할 수 있다. 이어서, 클램프가 개방되어 공작물 단편을 방출한다.

청구된 발명의 이러한 그리고 다른 특징뿐만 아니라, 설명된 예의 상세 내용이 이하의 설명 및 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 예에 따라 형성된 바와 같은 단부 부분을 갖는 도관 부재의 평면도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라서 취한 도관 부재의 횡단면이다.
도 3은 도 1의 도관 부재 내에서 밀봉 부분을 생산하기 위한, 예에 따른 형성 기계의 상면도이다.
도 4는, 예시적인 기계의 형성 카셋트 및 휠의 동작을 보여주는, 도 3의 장치의 예의 부분적인 상면도이다.
도 5은 도 4의 선 A-A를 따라서 취한 부분적인 단면도이다.

이제 도면을 참조하면, 본 발명의 예는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 도관 부재(10)와 관련하여 밀봉 부분(20)을 생산하는 것에 관한 것이고, 도관 부재(10)는 원통형 관(12)으로 형성된다. 도관 부재(10)는 개구부(12)를 갖는 단부(11) 및 그에 인접한, 도관 시스템 내의 다른 도관 부재와 커플링되도록 구성된, 밀봉 부분(20)을 포함한다. 밀봉 단부(20)는, 도관 부재들 사이의 연결부를 밀봉하는 방식으로, 도관 부재(10)를 다른 도관 부재에 연결하는 것을 돕는다. 예로서, 도관 부재(10)의 관형 밀봉 부분(20)은 본 발명의 장치 및 방법에 의해서 조작된다. 개구부(12) 및 밀봉 부분(20)은 본 발명의 장치 및 방법에서 이용하기 위한 미리 결정된 직경을 갖도록 설계되나, 공작물 단편의 임의의 적합한 특정 치수적 특징이 수용될 수 있다. 밀봉 부분(20)은, 인접 개구부(12)로부터 단부(11)에서 이격된 거리까지 연장되는 일련의 밀봉 비드를 포함한다. 이러한 예에서, 밀봉 비드 구성은, 관 또는 부재(10)의 중심으로부터 제1 반경을 가지는, 개구부(12)에 인접한 제1 밀봉 비드(14)를 포함한다. 제2 밀봉 비드(15)가 비드(14)로부터 짧은 거리에 배치되고, 밀봉 비드(14)와 유사한 또는 그보다 약간 더 큰 반경을 가질 수 있다. 제3 밀봉 비드(16)가 밀봉 부분(20) 상에서 밀봉 비드(15)로부터 더 멀리 이격된 거리에 배치되고, 밀봉 비드(15) 보다 큰 반경을 갖는다. 제4 비드(17)가 밀봉 비드(16)로부터 짧은 거리에 배치되고, 비드(16)보다 약간 더 큰 반경을 갖는다. 예에서, 비드(17)는 추가적인 도관 부재가 밀봉 단부(20) 상으로 더 이동하는 것을 방지하기 위한 정지 비드로서의 역할을 한다. 다른 도관 부재의 내부 부분과 밀봉 방식으로 결합되도록, 적어도 하나의 밀봉 비드(14 내지 17)의 치수가 결정된다. 이러한 예에서, 밀봉 비드 구성은 밀봉 부분(20)이 다른 도관 부재 내로 삽입될 수 있게 하고, 비드(14 및 15)가 먼저 다른 도관 부재와 결합되어 그러한 다른 도관 부재를 밀봉 부분(20) 상의 중심에 위치되게(centering) 한다. 추가적인 도관 부재가 밀봉 부분(20) 상으로 밀림에 따라, 내부 표면이 이어서 적어도 밀봉 비드(16)에 의해서 연속적으로 결합되고, 다른 도관 부재와 관련하여 타이트하게(tightly) 밀봉되어 공기의 누출을 실질적으로 방지한다. 정지 비드(17)는 다른 도관 부재가 도관 부재(10)의 밀봉 부분(20) 상으로 더 이동하는 것을 방지한다.

본 발명의 장치 및 방법은 도관 부재(10)를 취하도록 그리고 도관 부재(10) 내에서 밀봉 부분(20)을 자동적으로 생성하고 최종적인 바람직한 형태를 생성하도록 동작될 수 있고, 이러한 것은 조작자의 개입이 없이 실시될 수 있다.

이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 밀봉 부분(20)을 형성하기 위한 장치(50)의 예가 도시되어 있다. 형성 장치(50)는, 공작물 단편 또는 도관 부재(10)의 단부 부분(20)을 수용하기 위한 원형 개구부 또는 채널(53)을 가지는 공작물 단편 네스트(work piece nest)(52)를 포함한다. 네스트(52) 및 연관된 구조물은, 예를 들어 네스트(52)를 입식(standing) 작업 높이에 배치하기 위한 스탠드 상에서 제공될 수 있다. 형성 기계(50)는 공작물 단편(10)을 네스트(52)의 채널(53) 내로 배치한 후에 조작자에 의해서 활성화된다. 도관 부재(10)의 단부(11)가 네스트(52) 내에 위치된 형성 조립체(54)에 대한 적절한 높이에서 네스트(52) 내의 지지 표면 상에 안착된다. 다이 부분(57)이 내부에 형성된 제1 및 제2 형성 판(56)이 네스트(52)의 대향 측면들 상에 제공된다. 작동기(58)가 상단 활주 판(60)을 형성 판(56)을 따라서 도관 부재(10)를 향해서 그리고 도관 부재(10)와 접촉되도록 이동시키고, 그에 의해서 부재(10)를 형성 판들(56) 사이의 위치 내로 클램핑한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 형성 조립체(54)가 회전되어 도 1에 도시된 바와 같이 밀봉 비드 구성을 도관 부재(10)의 밀봉 부분(20) 상에 형성한다. 활성화 시에, 기계(50)는 희망하는 밀봉 비드 구성을 단부 부분(20) 내에서 자동적으로 형성한다. 이러한 예에서 다이(57)는 형성 판(56) 내에 제공되나, 밀봉 비드 구성을 단부 부분(20) 상에 형성하기 위한 다른 적합한 구성도 고려된다.

도 4에서 확인될 수 있는 바와 같이, 형성 조립체(54)는 카셋트(64)가 내부에 장착된 회전 비드(62)를 포함할 수 있다. 카셋트(64)는, 예를 들어 카셋트(64)의 캠 편향에 의해서, 공작물 단편(10)과 결합되도록 이동될 수 있는 형성 휠 또는 롤러(66)를 수반한다. 형성 판(56) 내의 다이 부분(57)은, 롤러(66)와 협력하여 도관 부재(10)의 재료를 다이 부분(57) 내로 밀고 밀봉 비드(14 내지 17)를 단부 부분(20) 내에 형성하는 홈 또는 채널을 제공한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트는 회전 비드(62)의 회전을 유발하고, 또한 카셋트(64)와 결합되는 캠 계면에 구동력(drive)을 전달하고, 도관 부재(10)와 결합되도록 형성 롤러(66)가 전개되게 한다. 형성 조립체(54) 및 회전 헤드(62)의 구조 및 동작은, 본원에서 참조로 포함되는, 예를 들어 특허협력조약 출원 PCT/US 17/037451, 또는 미국 특허 9,561,536 및 7,096,585에서 설명된 것과 유사할 수 있다. 회전 헤드(62)는, 카셋트(64)의 이동 시에 헤드(62)로부터 연장되는 롤러(66)와 함께 형성 동작이 매우 신속하게 달성될 수 있게 하는 속력으로 회전될 수 있다.

이러한 예에서, 카셋트(64)는 각각의 단부에서 롤러(66)를 수반한다. 카셋트(64)는 회전 헤드(62) 상의 슬롯 내로 삽입되고, 구동부에 의해서 제어되어 롤러(66)를 도관 부재(10)의 내부 표면과 결합되도록 이동시켜, 재료를 미리 결정된 치수까지 형성 판(56) 내의 다이(57) 내로 강제한다. 이러한 예에서, 적어도 하나의 제1 밀봉 비드(14 내지 17)가 개구부(12) 부근에 형성되고, 적어도 하나의 제2 밀봉 비드(14 내지 17)가 개구부(12)로부터 이격된다. 적어도 하나의 제1 밀봉 비드(14 내지 17)는 도관 부재(10)의 표면으로부터 돌출되는 거리와 관련하여 제1 치수를 가지는 한편, 적어도 하나의 제2 밀봉 비드(14 내지 17)는 도관 부재(10)의 표면으로부터 돌출되는 거리와 관련하여 제2 치수를 갖는다. 제2 치수는 제1 치수보다 크고, 도관 부재(10)의 내경에 상응한다. 예에서, 제2 치수는 도관 부재(10)의 내경보다 약간 더 크고, 단부 부분(20)을 도관 부재(10) 내로 삽입할 때 밀봉 비드와 도관 부재의 내경의 결합에 의해서 약간 변형되어, 내경과 함께 타이트한 밀봉을 제공한다. 이러한 예에서, 도관 부재(10)의 밀봉 단부(20) 상으로 접합되는 다른 도관 부재의 추가적인 이동을 방지하도록 치수가 결정되는 정지 비드(17)가 또한 제공된다. 정지 비드(17)는, 밀봉 단부(20)에 부착된 인접 도관 부재의 내부 표면에 대해서 도관 부재(10)를 결합시키고 밀봉시키는, 밀봉 부재(16)에 인접하여 배치된다.

기계(50)는 안전 특징부, 예를 들어 부품이 채널(53) 내에 장착되었을 때에만 기계(50)의 동작을 허용하기 위한 부품 센서, 안전 보호부, 발 페달 동작 또는 기타를 포함할 수 있다. 형성 조립체의 비활성화가 킬 스위치(kill switch)에 의해서 개시될 수 있거나, 이중 활성화 스위치와 같은 다른 안전 메커니즘이 이용될 수 있다. 제어 시스템은, 기계 동작의 조정을 가능하게 할 수 있고, 예를 들어 밀봉 비드(14 내지 17)의 치수의 변경, 기계(50) 내의 공작물 단편의 클램핑 및 클램핑 해제의 제어, 또는 다른 기능을 가능하게 할 수 있다.

도 5에서 확인될 수 있는 바와 같이, 밀봉 비드(14 내지 17)를 형성하기 위한 이러한 예에서, 롤러(66)는 제1 내지 제4 비딩 부분(70, 71, 72 및 73)을 포함하는 한편, 다이 부분(57)은, 단부 부분(20) 내에 밀봉 비드(14 내지 17)를 형성하기 위해서, 제1 내지 제4 비딩 부분(70, 71, 72 및 73)에 상응하는 제1 내지 제4 형성 홈 부분(74, 75, 76 및 77)을 포함한다. 제1 내지 제4 비딩 부분(70, 71, 72 및 73)은, 단부 부분(20)의 재료가 제1 내지 제4 형성 홈 부분(74, 75, 76 및 77) 내로 희망 치수까지 변형될 수 있게 허용하도록, 형성된다. 전술한 바와 같이, 밀봉 비드(14 및 15)는 밀봉 비드(16 및 17)보다 작은 치수일 수 있고, 밀봉 비드(17)는 다른 밀봉 비드보다 큰 치수를 가질 수 있다. 형성되는 밀봉 비드(14 내지 17)의 치수를 변경하기 위해서 카셋트(64)의 이동을 조정할 수 있고, 그에 따라 사용자는 사용되는 특정 공작물 단편, 상이한 재료 두께, 또는 공작물 단편이나 동작에서의 다른 변수를 위해서 밀봉 비드(14 내지 17)를 미세하게 조정할 수 있다.

구체적으로 시스템 및 방법의 특정 예와 관련하여 전술한 설명을 제공하였지만, 청구된 발명이 그에 의해서 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예시적인 실시예가 앞서서 설명되었다. 청구된 청구 대상의 전반적인 범위로부터 벗어나지 않고도, 전술한 디바이스 및 방법이 수정 및 변경을 포함할 수 있다는 것이 당업자에게 명확할 것이다. 모든 그러한 수정 및 변경은 청구된 청구 대상의 범위 내에 포함될 것이다. 또한, "포괄한다"라는 용어가 상세한 설명 또는 청구범위에서 사용된 범위에서, 그러한 용어는, 청구항에서 전이적 단어로서 이용될 때 "포함하는"이 해석되는 것과 같은 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.

Claims

다른 도관 부재에 대한 연결을 위해서 이용되는 밀봉 부분을 도관 부재 내에 형성하기 위한 장치로서,
공작물 단편을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 작업 스테이지,
제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 위치에서 상기 제1 공작물 단편 내에 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하기 위한, 형성 부재 및 적어도 하나의 다이 부재를 포함하는 형성 조립체로서, 상기 적어도 하나의 밀봉 비드는, 공기가 누출되지 않도록 상기 제1 공작물 단편과 제2 공작물 단편 사이의 연결부를 실질적으로 밀봉하기 위해서, 상기 제1 공작물 단편이 사용을 위해서 연결되는 제2 공작물 단편의 내경에 상응하는 직경을 가지는, 형성 조립체, 및
상기 형성 조립체의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다이 부재가, 동작 위치와 비-동작 위치 사이에서 재배치될 수 있는 공작물 단편의 대향 측면들 상의 제1 및 제2 다이 부재를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다이 부재가, 상기 제1 공작물 단편의 외측부를 클램핑하도록 이동될 수 있는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 형성 조립체는, 상기 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하기 위해서 상기 적어도 하나의 다이 부재와 교합되는 적어도 하나의 형성 휠을 포함하는, 장치.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 형성 휠은, 복수의 밀봉 비드를 형성하기 위해서 상기 적어도 하나의 다이 부재 내의 복수의 형성 홈과 교합되는 복수의 비딩 섹션을 포함하는, 장치.
제5항에 있어서,
상기 복수의 밀봉 비드는 상기 제1 공작물 단편의 단부에 인접하여 배치되는 적어도 하나의 밀봉 비드, 및 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 적어도 하나의 밀봉 비드를 포함하는, 장치.
제5항에 있어서,
상기 복수의 밀봉 비드는 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 직경이 증가되는, 장치.
제4항에 있어서,
복수의 형성 휠이 존재하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 형성 조립체는 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 적어도 하나의 정지 비드를 형성하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 형성 조립체는 상기 형성 부재를 수반하는 회전 헤드를 더 포함하는, 장치.
제10항에 있어서,
상기 형성 부재는, 상기 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하기 위해서 상기 공작물 단편과 결합되도록 개별적으로 전개되는 형성 휠의 쌍을 포함하는, 장치.
다른 도관 부재에 대한 연결을 위해서 이용되는 밀봉 단부 부분을 도관 부재 상에 형성하기 위한 장치로서,
회전 헤드 및 적어도 하나의 다이 조립체를 포함하는 작업 스테이션으로서, 상기 회전 헤드는, 상기 적어도 하나의 다이 조립체 내에 형성된 형성 홈과 교합되는 적어도 하나의 형성 비드를 가지는 적어도 하나의 형성 휠을 포함하는, 작업 스테이션,
제1 공작물 단편을 상기 회전 헤드 및 다이 조립체에 대해서 클램핑하기 위한 클램핑 조립체로서, 상기 회전 헤드는, 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 미리 결정된 거리에서 상기 제1 공작물 단편 내에 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하기 위해서 상기 제1 공작물 단편과 결합되도록 상기 적어도 하나의 형성 휠을 전개하며, 상기 적어도 하나의 밀봉 비드는, 공기가 누출되지 않도록 상기 제1 공작물 단편과 제2 공작물 단편 사이의 연결부를 실질적으로 밀봉하기 위해서, 상기 제1 공작물 단편이 사용을 위해서 연결되는 제2 공작물 단편의 내경에 상응하는 직경을 가지는, 클램핑 조립체를 포함하는, 장치.
제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 형성 휠은, 복수의 밀봉 비드를 형성하기 위해서 상기 적어도 하나의 다이 부재 내의 복수의 형성 홈과 교합되는 복수의 비딩 섹션을 포함하는, 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 밀봉 비드는 상기 제1 공작물 단편의 단부에 인접하여 배치되는 적어도 하나의 비드, 및 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 적어도 하나의 비드를 포함하는, 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 밀봉 비드는 상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 직경이 증가되는, 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 적어도 하나의 정지 비드를 형성하는, 장치.
밀봉 부분을 포함하도록 도관 부재를 제조하기 위한 방법으로서:
a) 원통형 구성을 가지는 제1 공작물 단편을 배치하고 상기 제1 공작물 단편을 시작 위치에서 작업 스테이션 내에서 배치하는 단계,
b) 제1 클램프를 이용하여 상기 제1 공작물 단편을 제1의 미리 결정된 위치에 고정하는 단계,
c) 상기 제1 공작물 단편의 단부에 인접하게 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 밀봉 비드는, 공기가 누출되지 않도록 상기 제1 공작물 단편과 제2 공작물 단편 사이의 연결부를 실질적으로 밀봉하기 위해서, 상기 제1 공작물 단편이 사용을 위해서 연결되는 제2 공작물 단편의 내경에 상응하는 직경을 가지는, 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 공작물 단편의 단부에 인접하게 적어도 하나의 밀봉 비드를 형성하는 단계는, 상기 공작물 단편의 표면으로부터 외측으로 미리 결정된 치수로 연장되도록 상기 공작물 단편의 재료를 변형시키는, 형성 부재 및 적어도 하나의 다이 부재를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 공작물 단편의 단부에 인접하게 복수의 비드 섹션을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 공작물 단편의 단부로부터 이격된 적어도 하나의 정지 비드를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.