KR20230150511A - 파이프 밴딩기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 길이와 직경을 가지는 금속파이프를 사용 목적에 따라 소정의 각도로 밴딩(banding)하는 파이프 밴딩기에 관한 것으로, 구동수단인 모터의 구동에 따라 회전하는 출력 축을 갖는 종동기어의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하여 작업자가 밴딩되는 파이프를 붙잡지 않은 상태에서 파이프를 밴딩할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 프레임(100)의 내부에 구동기어(111)를 정, 역회전시키는 정, 역회전 모터(110)를 설치하고 상기 정, 역회전 모터(110)의 상부에 설치되는 기어박스(130)에는 복수 개의 감속기어로 이루어진 감속기(140)를 내장하여 상기 정, 역회전 모터(110)의 출력이 감속기어에 의해 감속됨과 동시에 그 회전력이 증폭되어 피니언기어(141)로 출력되도록 하고 상기 피니언 기어(141)는 프레임(100)의 내부에 설치된 종동기어(150)의 외주면에 치합되도록 하며, 상기 프레임(100)의 상부에는 상판(160)을 설치하여 상판(160)에 종동기어(150)의 회전력이 연결 죠인트(153)를 통해 전달됨에 따라 회전하도록 편심 축(161a)을 갖는 캠 팔로워(161)를 테이퍼 롤러 베어링(154)으로 지지되게 설치하고 상기 상판(160)의 상면에는 캠 팔로워(161)의 일측에 위치되게 실린더(162)를 설치하며 상기 실린더(162)에는 일단으로 편심 축(161a)에 끼워지는 가이더(163)가 구비된 피스톤(164)을 조립하고 상기 피스톤(164)의 타단에는 파이프 절곡 링(165)을 고정하며, 상기 상판(160)의 양단에는 파이프 절곡 링(165)의 외측으로 각각 위치되도록 유도 링(166)을 회전 가능하게 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

파이프 밴딩기{Pipe banding machine}

본 발명은 소정의 길이와 직경을 가지는 금속파이프를 사용 목적에 따라 소정의 각도로 밴딩(banding)하는 파이프 밴딩기에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 구동수단인 모터의 구동에 따라 회전하는 출력 축을 갖는 종동기어의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하여 작업자가 밴딩되는 파이프를 붙잡지 않은 상태에서 파이프를 밴딩할 수 있도록 하는 파이프 밴딩기에 관한 것이다.

일반적으로, 파이프 밴딩기는 원형블럭과, 상기 원형블럭과 이격된 보조블럭의 사이에 밴딩하고자 하는 일직선의 파이프를 인입시킨 후, 일직선의 파이프 말단을 원형블럭의 일측에 끼워 그 끝단을 작업자가 파지한 다음 원형블럭을 회전시켜 파이프를 구부리거나, 일직선의 파이프 말단을 고정체에 고정시킨 후 보조블럭을 원형블럭의 외주 주변의 궤도로 회전시켜 파이프를 구부리는 구조로 이루어져 있다.

한편, 또 다른 파이프 밴딩기는 유압프레스와 같은 가압장치의 실린더에 프레스 헤드를 장착하고 상기 프레스 헤드의 전방에는 일직선의 파이프가 거치되는 한 쌍의 가이드롤러가 구비된 거치대를 위치시킨 후, 프레스 헤드를 한 쌍의 가이드롤러 사이에 해당하는 거치대 방향으로 이동시켜 파이프에 가해지는 프레스 헤드의 가압력으로 파이프를 밴딩하는 구조로 이루어져 있다.

대한민국 등록특허 제10-0914885호는 전술한 유형에 해당하는 종래의 파이프 밴딩기에 관한 것으로, 슬라이드 홀더에 설치되는 슬라이드 이송레일과, 상기 슬라이드 이송레일에 설치되어 이를 따라 슬라이드되고, 외측면에는 파이프의 외주면 일부가 지지되도록 파이프 지지홈이 형성되며, 파이프의 밴딩시 파이프 지지홈 및 파이프와의 마찰력에 의해 파이프와 함께 이송되면서 파이프의 밴딩을 지지하는 슬라이드로 구성되어 있다.

상기 구성의 파이프 밴딩기는 슬라이드가 밴딩이 시작되는 파이프의 외주면부터 밴딩 전인 직선부위의 파이프 외주면에 접촉된 상태에서, 파이프와의 마찰력에 의해 파이프와 동일한 속도로 이송되면서 파이프가 밴딩되기 시작하면서부터 마칠 때까지 밴딩이 시작되는 부위를 지속적으로 지지하므로 파이프의 밴딩부위 전체에 변형이 최소화되며, 슬라이드가 파이프의 밴딩을 지지하는 동안 파이프의 둘레에 스크래치홈이 형성되지 않는 효과를 얻을 수 있었다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-0914885(2009.08.31.공고)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-1782922(2017.09.28.공고)

(특허문헌 0003) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0118930(2018.11.01.공개)

(특허문헌 0004) 대한민국 등록특허공보 10-2014414(2019.08.26.공고)

(특허문헌 0005) 대한민국 등록특허공보 10-2039729(2019.11.08.공고)

그러나 이러한 종래의 파이프 밴딩기는 동일한 밴딩각을 가지는 구부러진 파이프를 대량 생산하기 어려운 문제가 발생하였을 뿐만 아니라, 구동모터의 구동에 따른 회전력으로 포머샤프트에 고정된 포머를 회전시키면서 작업자가 파이프의 끝단을 파지한 상태로 밴딩할 때 밴딩되는 파이프의 위치가 달라지므로 부주의에 의한 안전사고의 위험이 수반되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구조를 획기적으로 개선하여 종동기어의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환함에 따라 전환된 힘으로 파이프를 밀어 원하는 각도로 밴딩할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 구동원인 모터를 콘트롤러에 의한 제어가 가능한 정, 역회전이 가능한 BLDC 모터로 하여 출력 축이 구비된 종동기어의 회전각도를 제어함에 따라 파이프의 밴딩각도를 임의로 변경하여 밴딩할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 프레임의 내부에 구동기어를 정, 역회전시키는 정, 역회전 모터를 설치하고 상기 정, 역회전 모터의 상부에 설치되는 기어박스에는 복수 개의 감속기어로 이루어진 감속기를 내장하여 상기 정, 역회전 모터의 출력이 감속기어에 의해 감속됨과 동시에 그 회전력이 증폭되어 피니언기어로 출력되도록 하고 상기 피니언기어는 프레임의 내부에 설치된 종동기어의 외주면에 치합되도록 하며, 상기 프레임의 상부에는 상판을 설치하여 상판에 종동기어의 회전력이 연결 죠인트를 통해 전달됨에 따라 회전하도록 편심 축을 갖는 캠 팔로워를 테이퍼 롤러 베어링으로 지지되게 설치하고 상기 상판의 상면에는 캠 팔로워의 일측에 위치되게 실린더를 설치하며 상기 실린더에는 일단으로 편심 축에 끼워지는 가이더가 구비된 피스톤을 조립하고 상기 피스톤의 타단에는 파이프 절곡 링을 고정하며, 상기 상판의 양단에는 파이프 절곡 링의 외측으로 각각 위치되도록 유도 링을 회전 가능하게 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 파이프 밴딩기가 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 콘트롤러의 조작으로 캠 팔로워의 회전각도를 임의의 각도로 조절함에 따라 구동기어의 회전력을 피스톤에 직선 왕복운동으로 전환하여 파이프를 밴딩하게 되므로 파이프를 임의의 각도로 밴딩할 수 있게 된다.

둘째, 밴딩되는 파이프의 끝단을 작업자가 붙잡지 않은 상태에서 파이프의 밴딩작업이 이루어지게 되므로 부주의에 의한 안전사고의 발생을 미연에 방지하게 된다.

셋째, 파이프 절곡 링과 유도 링 사이에 밴딩할 파이프를 위치시킨 다음 피스톤을 진퇴시켜 파이프를 밴딩하므로 파이프의 밴딩에 따른 시간을 대폭 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 파이프 밴딩기를 나타낸 분해 사시도
도 2는 도 1의 조립상태 사시도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 작동상태를 나타낸 평면도로써,
도 3a는 초기 상태도
도 3b는 파이프를 90°밴딩한 상태도
도 3c는 파이프를 180°밴딩한 상태도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명의 파이프 밴딩기를 나타낸 분해 사시도이고 도 2는 도 1의 조립상태 사시도이며 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 작동상태를 나타낸 평면도로써, 본 발명은 프레임(100)의 내부에 구동기어(111)를 정, 역회전 시키는 정, 역회전 모터(110)가 고정 설치되어 있고 상기 정, 역회전 모터(110)의 일측에는 정, 역회전 모터의 구동을 제어하는 콘트롤러(120)가 하판(121)에 지지되게 설치되어 있다.

그리고 상기 정, 역회전 모터(110)의 상부에는 기어박스(130)가 고정 설치되어 있고 상기 기어박스(130)의 내부에는 구동기어(111)의 회전수를 감속시키는 복수 개의 감속기어들로 구성된 감속기(140)가 설치되어 있어 정, 역회전 모터(110)가 구동하면 그 회전력이 복수 개의 감속기어들에 의해 감속되면서 토오크(torque)가 증폭되어 피니언기어(141)를 통해 출력된다.

상기 정, 역회전 모터(110)는 브러시를 사용하지 않는 BLDC(Brushless DC) 모터를 적용하는 것이 보다 바람직한 데, 상기 정, 역회전 모터(110)에는 공지의 엔코더(도시는 생략함)가 설치되어 있어 콘트롤러(120)의 제어에 따라 정, 역회전 모터(110)의 구동으로 회전하는 구동기어(111)의 회전수를 정밀하게 제어할 수 있는 특징을 갖는다.

상기 프레임(100)의 내부에는 감속기(140)의 피니언기어(141)와 맞물리는 종동기어(150)가 회전 가능하게 설치되어 대형 베어링(151)으로 지지되어 있고 상기 프레임(100)의 상부에 고정된 상판(160)에는 편심 축(161a)이 고정된 캠 팔로워(160)가 노출되게 설치되어 있다.

상기 캠 팔로워(160)는 종동기어(150)의 출력 축(152)에 고정된 연결 죠인트(153)에 고정되어 있고 상기 연결 죠인트(153)는 테이퍼 롤러 베어링(154)으로 지지되어 있는 데, 상기 캠 팔로워(161)는 연결 죠인트(153)와 장방형의 돌기(153a) 및 삽입공(161b)에 의해 조립된다.

또한, 상판(160)의 상면에는 캠 팔로워(161)의 일측에 위치되게 실린더(162)가 고정 설치되어 있고 상기 실린더(162)에는 일단에 편심 축(161a)이 끼워지는 가이더(163)가 구비된 피스톤(164)이 조립되어 있으며 상기 피스톤(164)의 타단에는 반달형상의 파이프 절곡 링(165)이 고정되어 있다.

상기 가이더(163)의 일측에는 편심 축(161a)의 이탈을 방지하는 커버(163a)를 고정하는 것이 보다 바람직하다.

상기 상판(160)의 양단에는 파이프 절곡 링(165)의 외측에 각각 위치되도록 한 쌍의 유도 링(166)이 회전 가능하게 설치되어 있어 파이프(170)의 밴딩작업시 상기 유도 링(166)이 함께 회전하면서 파이프(170)가 안정적으로 밴딩되도록 파이프를 유도하도록 되어 있는 데, 상기 유도 링(166)은 밴딩하고자 하는 파이프(170)의 외경에 따라 교체하여 사용하게 된다.

상기 상판(160)의 양측에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 유도 링(166)은 상판(160)의 저면에서 고정 브라켓(167)으로 지지되게 설치됨은 이해 가능한 것이다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 밴딩하고자 하는 파이프(170)의 외경에 따라 유도 링(166)을 선택하여 상판(160)에 설치함과 함께 파이프(170)를 도 6a와 같이 유도 링(166)과 파이프 절곡 링(165)의 사이에 위치시키게 된다.

이러한 상태에서 콘트롤러(120)를 조작하여 구동기어(111)가 90°만큼만 회전하도록 설정한 다음 정, 역회전 모터(110)에 전원을 인가하면 상기 정, 역회전 모터(110)인 BLDC 모터가 구동하게 되므로 정, 역회전 모터(110)의 축에 고정된 구동기어(111)가 정방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 정, 역회전 모터(110)가 정방향으로 회전하면 상기 구동기어(111)에 맞물려 있던 감속기(140)의 감속기어들이 서로 맞물려 회전하면서 그 회전수가 감속됨과 동시에 토오크가 증폭된 상태로 피니언기어(141)를 통해 출력된다.

상기 구동기어(111)의 회전수가 감속됨과 동시에 토오크가 증폭되어 피니언기어(141)를 통해 출력되면 상기 피니언기어(141)는 대형 베어링(151)으로 지지된 종동기어(150)에 치합되어 있어 상기 종동기어(150)가 큰 토오크로 서서히 회전하기 시작한다.

상기 종동기어(150)가 회전하면 상기 종동기어(150)는 연결 죠인트(153)를 통해 캠 팔로워(161)와 고정되어 있고 상기 캠 팔로워(161)에 고정된 편심 축(161a)은 피스톤(164)의 일단에 구비된 가이더(163)에 끼워져 있으며 상기 피스톤(164)은 상판(160)에 고정된 실린더(162)에 구속되어 있어 캠 팔로워(161)의 회전운동이 피스톤(162)에 직선 왕복운동으로 전환되어 전달된다.

상기한 바와 같은 동작으로 캠 팔로워(161)가 회전함에 따라 편심 축(161a)이 가이더(163)를 밀어 피스톤(164)이 도 6b와 같이 파이프(170) 측을 향해 이동하면 파이프(170)가 반달 형상의 파이프 절곡 링(165)에 의해 가압되는 반면 파이프(170)의 반대편은 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 유도 링(166)에 의해 지지되어 있어 파이프(170)가 90°절곡되는 데, 이는 콘트롤러(120)의 제어에 따라 캠 팔로워(161)가 90°회전함에 따라 정확하게 이루어지게 된다.

그러나 도 6c와 같이 캠 팔로워(161)를 180°회전시키면 피스톤(164)의 스트로크가 증대되므로 파이프(170)를 "U"자 형상으로 180°밴딩할 수 있게 되는 것이다.

상기한 작업은, 종래의 파이프 밴딩기와 달리 작업자가 파이프(170)의 일단을 붙잡지 않은 상태에서도 안정적으로 실시할 수 있으므로 부주의에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

즉, 파이프(170)를 밴딩하기 위해 피스톤(164)이 전진하면 파이프(170)가 파이프 절곡 링(165)과 유도 링(166) 사이에 지지된 상태에서 밴딩작업이 이루어지게 됨에 따라 밴딩되는 파이프(170)가 움직이지 않기 때문에 가능하게 된다.

상기한 동작으로 파이프(170)의 밴딩작업이 완료되고 나면 파이프 절곡 링(165)을 초기 위치로 환원시켜야 계속해서 파이프의 밴딩작업을 실시할 수 있게 되는 데, 본 발명의 일 실시 에에서는 콘트롤러(120)에 의해 정, 역회전 모터(110)를 역회전시키기만 하면 된다.

이에 따라, 전술한 바와는 반대로 편심 축(161a)이 고정된 캠 팔로워(161)가 역회전하면서 피스턴(164)을 도 6a와 같이 초기 위치로 환원시키게 되므로 계속해거 파이프(170)의 밴딩작업을 실시할 수 있게 된다.

한편, 소정의 외경을 갖는 파이프(170)를 밴딩하다가 외경이 다른 파이프를 밴딩하고자 할 경우에는 상판(160)에 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 유도 링(166)을 교체하여 주기만 하면 외경이 다른 파이프의 밴딩작업을 계속해서 실시할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 프레임 110 : 정, 역회전 모터
111 : 구동기어 120 : 콘트롤러
140 : 감속기 150 : 종동기어
152 : 출력 축 153 : 연결 죠인트
160 : 상판 161 : 캠 팔로워
161a : 편심 축 162 : 실린더
163 : 가이더 163a : 커버
164 : 피스톤 165 : 파이프 절곡 링
166 : 유도 링

Claims (2)

1. 프레임(100)의 내부에 구동기어(111)를 정, 역회전시키는 정, 역회전 모터(110)를 설치하고 상기 정, 역회전 모터(110)의 상부에 설치되는 기어박스(130)에는 복수 개의 감속기어로 이루어진 감속기(140)를 내장하여 상기 정, 역회전 모터(110)의 출력이 감속기어에 의해 감속됨과 동시에 그 회전력이 증폭되어 피니언기어(141)로 출력되도록 하고 상기 피니언 기어(141)는 프레임(100)의 내부에 설치된 종동기어(150)의 외주면에 치합되도록 하며, 상기 프레임(100)의 상부에는 상판(160)을 설치하여 상판(160)에 종동기어(150)의 회전력이 연결 죠인트(153)를 통해 전달됨에 따라 회전하도록 편심 축(161a)을 갖는 캠 팔로워(161)를 설치하고 상기 상판(160)의 상면에는 캠 팔로워(161)의 일측에 위치되게 실린더(162)를 설치하며 상기 실린더(162)에는 일단으로 편심 축(161a)에 끼워지는 가이더(163)가 구비된 피스톤(164)을 조립하고 상기 피스톤(164)의 타단에는 파이프 절곡 링(165)을 고정하며, 상기 상판(160)의 양단에는 파이프 절곡 링(165)의 외측으로 각각 위치되도록 유도 링(166)을 회전 가능하게 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 파이프 밴딩기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤(164)의 일단에 구비된 가이더(163)에 커버(163a)가 고정된 것을 특징으로 하는 파이프 밴딩기.

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