KR101167711B1

KR101167711B1 - 확관 장치

Info

Publication number: KR101167711B1
Application number: KR1020060037730A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 스즈키; 가츠유키 데라누시
Original assignee: 가부시키가이샤 스기노 마신
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2012-07-20
Also published as: JP4851815B2; US20070204666A1; CN100460103C; CN101028640A; JP2007229766A; US7490499B2; KR20070090056A

Abstract

작업 효율을 향상시켜 확관 시간을 단축함과 동시에, 작업자의 부담을 저감할 수 있으며 정밀도가 높은 확관 작업을 수행한다.

전방이 대직경이 되는 테이퍼부(20)를 구비한 복수의 롤러(2)와, 이 복수의 롤러(2)를 동심원 상에 회전 가능하게 지지하는 통형의 익스팬더 프레임(3)과, 이 익스팬더 프레임(3)에 대하여 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 삽입되며, 롤러(2)의 테이퍼부(20)의 형상에 대응되도록 전방이 소직경이 되는 테이퍼부(40)을 구비한 맨드렐(4)을 구비하고, 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전진시킴으로써 맨드렐(4)의 테이퍼부(40)를 복수의 롤러(2)의 테이퍼부(20)에 접촉시켜 복수의 롤러(2)의 외접원이 구성하는 확관 직경을 확경하는 확관 장치로서, 익스팬더 프레임(3)에 연결되고, 이 익스팬더 프레임(3)을 회전시키는 구동 수단(5)과, 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전후진시키는 이동 수단(7)을 더 구비하였다.

Description

확관 장치{Apparatus for expandidng tubes}

도 1은 본 발명에 따른 확관 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 확관 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 나타낸 정면도이다.

도 3은 본 실시의 형태의 확관 장치의 맨드렐이 전진된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4는 도 1의 X-X선의 단면도이다.

도 5는 본 실시의 형태의 확관 장치의 제어 수단을 나타낸 구성도이다.

도 6은 다른 실시의 형태의 확관 장치의 제어 수단을 나타낸 구성도이다.

도 7(a) 및 7(b)는 종래의 확관 공구를 나타낸 단면도 및 부분 평면도이다.

<부호의 간단한 설명>

1 확관 장치

2 롤러

3 익스팬더 프레임

4 맨드렐

5 구동 수단

7 이동 수단

9 제어 수단

11 컬러 부재

20 테이퍼부

40 테이퍼부

50 구동 모터

51 스핀들

70 롤러 피드 유니트

71 리테이너

72 푸시 로드

73 롤러

본 발명은 튜브를 내경측으로부터 확관 성형하는 확관 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러, 콘덴서, 라디에이터 등의 열교환기의 제조 공정의 튜브를 관판에 접합 고정하는 공정에 있어서, 튜브를 내경측으로부터 확경 성형하고, 관판에 압접시키는 확관 공구가 이용되고 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).

예컨대, 특허 문헌 1에 기재된 확관 공구는, 작업자가 회전 구동기로 확관 공구를 연결하여 롤러를 회전시키고, 튜브의 내주면으로 압압하면서 롤링시킴으로써, 간편하게 확관 작업이 가능하도록 구성한 것이다. 이 확관 공구에 의하면, 튜브의 확관부에는 곡율이 작은 매끄러운 연속면이 형성되어 완전한 원형을 유지하는 확관 품질이 뛰어난 마무리가 가능하다.

특허 문헌 1에 기재된 확관 공구의 구성에 대하여, 도 7을 참조하면서 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7(a)는 종래의 확관 공구를 설명하기 위한 단면도이고, 도 7(b)는 롤러와 맨드렐의 위치 관계를 나타내는 부분 평면도이다.

도 7(a)에 도시한 바와 같이, 이러한 확관 공구(121)는, 도시하지 않은 회전 구동기에 연결되는 연결부(122)가 일체로 구성된 끝이 가늘어지는 테이퍼형상의 맨드렐(123)과, 이 맨드렐(123)의 테이퍼상에 대응된 역테이퍼상을 갖는 복수의 롤러(124)와, 이들 복수의 롤러(124)를 맨드렐(123)의 외주면 상에 회전 가능하게 지지하는 프레임(125)을 구비하고 있다.

또한, 확관 공구(121)가 연결되는 회전 구동기에는 일반적으로 작업자가 손에 쥐고 확관 작업을 수행하는 핸드 타입이 사용되고, 확관시의 부하 토크를 검출하여 회전·정지를 제어하는 콘트롤러를 구비하고 있다.

이와 같은 확관 공구(121)에서는, 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 작업자가 회전 구동기에 연결된 맨드렐(123)을 프레임(125)에 대하여 상대적으로 전진시키면, 점차 맨드렐(123)의 외경의 큰 부분이 롤러(124)에 접촉하기 때문에, 롤러(124)가 프레임(125)의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 압출되고, 튜브(TU)의 내주면으로 압압된다. 이 상태에서 맨드렐(123)을 회전 구동기에 의해 정회전(A 방향의 회 전, 공구의 후방에서 보아 우회전)하면, 롤러(124)는 역회전(R 방향의 회전, 공구의 후방에서 보아 좌회전)하면서, 맨드렐(123)의 주위를 오른쪽으로(맨드렐(123)의 회전 방향과 같은 방향) 공전한다.

즉, 도시하지 않은 회전 구동기에 의해 맨드렐(123)을 회전시킴으로써, 롤러(124)를 회전시키고, 프레임(125)과 함께 맨드렐(123)의 주위를 공전시키면서, 튜브(TU)를 그 내주면으로부터 롤링 가압하여 확경 성형하는 것이다(이 회전 방식을「맨드렐 회전식」라 함).

또한, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 롤러(124)는, 맨드렐(123)에 대하여, 이른바 피드 앵글θ를 만들어 프레임(125)(도 7(a) 참조)에 유지되어 있으므로, 롤러(124)가 역회전함으로써, 맨드렐(123)의 전진 이동에 따라, 롤러(124)는 자동적으로 프레임(125)의 외주면으로부터 외측으로 압출되도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 맨드렐 회전식 확관 공구(121)는, 회전 구동기에 의해 맨드렐(123)을 회전시키고, 맨드렐(123)의 회전에 의해 롤러(124)를 회전시키며, 롤러(124)를 맨드렐(123)의 둘레로 공전시키면서 프레임(125)을 회전시키는 것이다. 그 때문에, 롤러(124)는 튜브(TU)의 내주면과 맨드렐(123) 사이에서 유성 운동을 하게 된다.

따라서, 유성 기어 운동 원리에 의해, 맨드렐(123) 및 롤러(124)의 직경에도 의하지만, 프레임(125)의 회전수는 맨드렐(123)의 회전수에 대하여 1/3~1/5 정도로 감속되고 만다. 그 때문에, 롤러(124)(프레임(125))의 회전수가 향상되지 않고 확관 작업에 많은 시간을 요하며, 작업 효율이 나쁘다는 문제가 있었다.

그래서, 롤러(124)의 회전수를 올리기 위해, 회전 구동기의 회전수를 올리는 것이 고려될 수 있는데, 이 경우, 맨드렐(123)이나 롤러(124)에 흔들림이 발생하고, 진동을 유인하게 된다. 그 때문에, 진원도(眞圓度) 등의 성형 품질이 저하됨과 동시에, 작업자의 부담이 커진다. 또한, 회전 구동기의 회전수를 올리면 확관 작업 종료 후, 회전 구동기를 정지할 때의 제동 반력도 커지기 때문에, 작업성·취급성도 저하되고 만다.

한편, 피드 앵글(θ)를 크게 하고, 확관 시간을 단축하고자 하면, 롤러(124)의 회전축이 튜브(TU)의 회전축에 대하여 교차하는 각도가 커지기 때문에, 확관부(EX)의 성형 형상은 중앙부가 오목한 장구형이 되기 쉽다. 그 때문에, 튜브(TU)를 관판에 접합 고정할 때의 강도나 기밀성에 문제가 생길 우려가 있다.

그 밖에, 맨드렐(123)의 쇠퇴 형상의 테이퍼각을 크게 하고, 확관 시간을 단축하고자 하면, 맨드렐(123)의 전진 스트로크가 감소하는 만큼, 맨드렐(123)을 강하게 압입해야 하고 각 부재의 부담이 증대하며, 나아가 확관 공구의 수명을 단축하는 결과로 이어진다.

또한 상기 확관 공구(121)에 접속되는 콘트롤러는 맨드렐(123)을 롤러(124)에 접촉시킨 상태에서 맨드렐(123)이 롤러(124)를 밀어 확장한 상태까지를 제어하는 것이므로, 확관의 전후로 맨드렐(123)을 롤러(124)에 접촉시키거나, 이격시키는 공정은, 작업자가 수행하지 않으면 않되었다. 특히, 맨드렐(123)을 롤러(124)로부터 이격시키는 작업은, 맨드렐(123)이 롤러(124)에 압압되어 있으므로, 큰 힘을 요하므로 작업자의 부담이 되었다.

또한, 상기 확관 공구(121)에서는, 연결부(122)와 회전 구동기를 접속하기 위해 전용 커플링이 필요하기 때문에, 부품수가 증가됨과 동시에 접속 시간을 요한다. 또한, 이 접속부에서는 덜컥거림이 발생하여 불균일한 회전을 초래하기도 하였다.

또한 맨드렐(123)을 롤러(124)에 밀착시키거나 이격시키는 작업은 수동이기 때문에 작업자의 부담이 컸다.

[특허 문헌 1] 실개평 7-15128호 공보

[특허 문헌 2] 특개평 7-290171호 공보

[특허 문헌 3] 실개평 1-143632호 공보

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해, 작업 효율을 향상시켜 확관 시간을 단축함과 동시에, 작업자의 부담을 경감할 수 있고, 정밀도가 높은 확관 작업을 할 수 있는 확관 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 청구항 1에 따른 발명은, 전방이 대직경이 되는 테이퍼부를 구비한 복수의 롤러와, 이 복수의 롤러를 동심원 상에 회전 가능하게 유지하는 통형의 익스팬더 프레임과, 이 익스팬더 프레임에 대하여 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 삽입되며, 상기 롤러의 테이퍼부의 형상에 대응되도록 전방이 소직경이 되는 테이퍼부를 구비한 맨드렐을 구비하고, 상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전진시킴으로써 상기 맨드렐의 테이퍼부를 상기 복수의 롤러 의 테이퍼부에 접촉시키고, 상기 복수의 롤러의 외접원이 구성하는 확관 직경을 확경하는 확관 장치로서, 상기 익스팬더 프레임에 연결되고, 이 익스팬더 프레임을 회전시키는 구동 수단과, 상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전후진시키는 이동 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

여기서, 익스팬더 프레임에 연결되고, 이 익스팬더 프레임을 회전시키는 구동 수단이란, 그 구동력을 익스팬더 프레임에 직접 전달하는 것을 의미한다. 즉, 종래와 같이, 회전 구동기의 회전 구동력을 맨드렐 및 롤러를 통하여 프레임에 전달하는 것과는 구성을 달리하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 구동 수단의 구동력을 맨드렐과 롤러를 통하지 않고 익스팬더 프레임에 직접 전달할 수 있기 때문에, 익스팬더 프레임의 회전 속도가 감속되는 일이 없이 익스팬더 프레임을 고속으로 회전시킬 수 있다.

또한 이러한 구성에 의하면, 구동 수단 및 이동 수단이 마련되어 있기 때문에 종래와 같이, 확관 작업시마다 확관 공구와 회전 구동기를 접속할 필요가 없고, 전용 커플링을 사용할 필요도 없다. 따라서, 덜컥거림 발생, 회전 불균일을 방지할 수 있으며, 또한 작업자의 부담을 저감할 수 있다. 또한, 맨드렐의 이동 수단을 설치함으로써, 맨드렐을 롤러에 밀착시키거나 이격시키는 작업을 자동으로 할 수 있어 작업자의 부담을 더욱 저감할 수 있다.

청구항 2에 따른 확관 장치는, 상기 이동 수단이, 상기 구동 수단에 연결된 통형의 리테이너와, 이 리테이너에 삽입되어 상기 맨드렐과 함께 전후진 가능하도록 상기 맨드렐에 연결된 푸시 로드와, 상기 리테이너에 회전 가능하게 지지됨과 동시에 그 외주면이 상기 푸시 로드의 외주면과 접촉되고 또한 그 회전축이 상기 푸시 로드의 회전축과 교차하도록 배치된 복수의 롤러를 구비한 롤러 피드 유니트로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 맨드렐에 연결된 푸시 로드란, 맨드렐에 대하여, 축 주위에 상대 회전 가능하게 연결된 푸시 로드를 말하며, 맨드렐과 푸시 로드는 함께 전후진함과 동시에, 그 회전 속도는 푸시 로드의 회전 속도와 다른 것이 허용 가능하게 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 간단한 구성으로, 또한 리테이너의 회전 방향을 변경하는 단순한 동작으로, 맨드렐을 전후진시킬 수 있고, 맨드렐을 후퇴시키기 위한 되돌림 스프링 등의 부재를 생략할 수 있다.

청구항 3에 따른 확관 장치는, 상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전진시키는 구동 토크에 따라, 상기 맨드렐의 전후진을 제어하는 제어 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 구동 토크가 소정치에 달했을 때 상기 맨드렐을 소정 시간 정지시키고 그 후에 상기 맨드렐을 후퇴시키도록 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 맨드렐을 롤러로부터 이격시킬 때 까지, 풀 오토 제어할 수 있으므로, 확관 장치의 정지 후에 그 선단부를 피확관 부재인 튜브로부터 바로 빼낼 수 있어 작업 효율이 대폭적으로 향상된다. 또한 구동 토크가 소정치에 달했을 때 맨드렐을 정지시키도록 하고 있으므로, 확관 직경을 일정하게 유지할 수 있어 정밀도가 높은 확관을 행할 수 있다.

청구항 4에 따른 확관 장치는, 상기 구동 수단이, 구동 모터와, 이 구동 모터의 회전 출력이 전달되어 회전하는 통형의 스핀들을 구비하고 있고, 상기 스핀들에 상기 맨드렐이 삽입됨과 동시에, 상기 스핀들의 전방에 상기 익스팬더 프레임이 고정된 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 맨드렐과 스핀들을 그 길이 방향에서 중복 배치하고 있으므로, 맨드렐의 전후진 스트로크를 구동 수단 내에서 얻을 수 있고, 확관 장치의 전체 길이를 단축할 수 있으며, 장치 전체의 소형화를 달성할 수 있어 작업성이 향상한다.

청구항 5에 따른 확관 장치는, 상기 스핀들의 후부에 상기 롤러 피드 유니트의 상기 리테이너가 고정된 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 이동 수단의 구동과 구동 수단의 구동을 동일한 구동원으로 행할 수 있기 때문에, 확관 장치의 구조의 간소화, 소형화, 경량화, 제어 시스템의 용이화, 또한 신뢰성의 향상을 달성할 수 있다.

청구항 6에 따른 확관 장치는, 상기 익스팬더 프레임의 직경 방향의 외측에는, 피확관 부재의 단면과 접촉하는 컬러 부재가 상기 익스팬더 프레임을 둘러싸도록 그 외주면과 소정의 간극을 두고 배치되고, 이 컬러 부재는 고정계에 고정된 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 컬러 부재가 회전하지 않기 때문에, 이 컬러 부재에 접촉하는 피확관 부재인 튜브의 회전 방지 기능을 얻을 수 있다. 이에 따라 작업 정밀도를 높임과 동시에, 피확관 부재의 회전 방지를 위한 작업자의 시간이나, 별 도의 어태치먼트 등의 부재를 생략할 수 있다.

이어서, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 확관 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 확관 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 나타낸 정면도, 도 3은 본 실시의 형태의 확관 장치의 맨드렐이 전진된 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 도 3의 X-X선의 단면도, 도 5는 본 실시 형태의 확관 장치의 제어 수단을 나타낸 구성도이다.

본 실시 형태에서는, 피확관 부재인 튜브에 삽입되는 익스팬더 프레임의 선단측(도 1의 좌측)을 전방, 기단측(도 1의 우측)을 후방으로 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 확관 장치(1)는, 전방이 대직경이 되는 테이퍼부(20)를 구비한 복수의 롤러(2)와, 이 복수의 롤러(2)를 동심원 상에 회전 가능하게 지지하는 통형의 익스팬더 프레임(3)과, 이 익스팬더 프레임(3)에 대하여 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 삽입되며, 롤러(2)의 테이퍼부(20)의 형상에 대응되도록 전방이 소직경이 되는 테이퍼부(40)를 구비한 맨드렐(4) 을 구비하고 있다. 확관 장치(1)는 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전진시킴으로써 맨드렐(4)의 테이퍼부(40)를 복수의 롤러(2)의 테이퍼부(20)에 접촉시키고, 이들 복수의 롤러(2)의 외접원이 구성하는 확관 직경을 확경시키는 것이다.

특히 본 발명에서는, 익스팬더 프레임(3)에 연결되고, 이 익스팬더 프레 임(3)을 회전시키는 구동 수단(5)과, 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전후진시키는 이동 수단(7)을 더 구비하고 있다.

롤러(2)는, 피확관 부재인 튜브(TU)를 내측에서 전압(轉壓) 소성 변형시키기 위한 부품으로서, 전방이 대직경이고, 후방이 소직경이 되도록 테이퍼부(20)가 형성되어 있다. 이테이퍼부(20)는 맨드렐(4)의 테이퍼부(40)의 형상에 합치되는 역테이퍼가 되어 있고, 확관된 튜브(TU)의 내면이 항상 완전한 원 형상이 되도록 구성되어 평행 확관을 가능하게 하고 있다. 롤러(2)의 전단부에는 큰 곡율 반경의 모따기부(21)가 형성되어 있고, 확관 후의 응력 집중을 피함과 동시에, 튜브(TU)의 내면에 예리한 각부가 발생하는 것을 방지하고 있다.

익스팬더 프레임(3)은, 원통형으로 형성되어 있고, 그 내부에 맨드렐(4)이 삽입되어 있다. 익스팬더 프레임(3)은, 후방이 후술하는 스핀들(51)에 고정되고, 전방이 컬러 부재(11)로부터 전방으로 돌출되어 있고, 그 돌출 부분(30)이 튜브(TU)에 삽입 가능하게 구성되어 있다. 익스팬더 프레임(3)의 돌출 부분(30)의 몸체에는 복수의 롤러(2)가 익스팬더 프레임(3)의 외주면에서 출몰 가능하고 회전 가능하게 지지되어 있다.

익스팬더 프레임(3)은, 직경 방향 외측으로부터 중심측으로 보아, 롤러(2)의 회전축과 맨드렐(4)의 회전축이 교차하도록 소정의 피드 앵글을 갖게 하여 롤러(2)를 기울여 지지하고 있다. 피드 앵글은, 익스팬더 프레임(3)이 정회전(도 4에 나타내는 A 방향의 회전(후방에서 전방을 보아 우회전))할 때, 맨드렐(4)이 전진하도록 방향이 설정되고, 확관시에 필요한 부하 토크나 이동 수단(7)에 의한 맨드렐(4)의 전후진 속도 등을 고려하여 크기가 적절히 결정되어 있다.

익스팬더 프레임(3)에 지지되는 롤러(2)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 익스팬더 프레임(3)의 원주상에서 동심원 상에 등각도 피치(120˚ 피치)로 3군데에 배치되어 있다. 이러한 3개의 롤러(2)의 외접원(22)이 구성하는 확관 직경(공구경)이 익스팬더 프레임(3)의 축 방향으로 같아지도록 , 롤러(2)의 회전축의 전방이 익스팬더 프레임(3)의 회전축측을 향해 기울어져 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 롤러(2)를 3군데에 배치하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 롤러(2)의 설치 개수나 배열은 튜브(TU)의 지름이나 강도 등의 조건에 따라 적절히 결정된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 맨드렐(4)은 원통 모양으로 형성된 익스팬더 프레임(3)에 삽입되며, 익스팬더 프레임(3)에 대하여, 그 축 방향으로 슬라이드(전후진) 가능하고, 또한 회전 가능하게 설치되어 있다. 맨드렐(4)은 전방이 소직경이고, 후방이 대직경이 되도록 테이퍼부(40)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(40)는, 롤러(2)의테이퍼부(20)에 합치되는 형상으로 되어 있고, 롤러(2)의 외주면과 맨드렐(4)의 외주면끼리 접촉하게 되어 있다. 이에 따라 맨드렐(4)의 전방은 롤러(2)를 통하여 익스팬더 프레임(3)에 회전 가능하게 지지되게 된다. 한편, 맨드렐(4)의 후방은 축 방향과 같은 외경을 갖는 원주 형상을 보이고 있고, 후단부에는 이동 수단(7)이 연결되어 있다.

또한, 롤러(2) 및 맨드렐(4)은 열처리 및 표면 연삭 마무리 가공이 행해지고 있고, 내압성 및 내마모성의 향상을 꾀하고 있다.

구동 수단(5)은 구동 모터(50)와, 이 구동 모터(50)의 회전 출력이 전달되어 회전하는 통형의 스핀들(51)을 구비하고 있다. 스핀들(51)의 전방에는, 익스팬더 프레임(3)이 일체로 회전하도록 고정되어 있고, 스핀들(51)에는 익스팬더 프레임(3)의 후방에서 축 방향으로 돌출되는 맨드렐(4)이 삽입되어 있다. 맨드렐(4)의 외주부에는 맨드렐(4)을 후방으로 가압하기 위한 되돌림 스프링(61)이 설치되어 있다. 이 되돌림 스프링(61)은 전단부가 스핀들(51)의 내주면에 고정되고, 후단부가 맨드렐(4)의 외주면에 고정되어 있다. 되돌림 스프링(61)은 맨드렐(4)을 롤러(2)로부터 이격시킬 때의 보조 역할을 완수하는 것이지만, 본 실시 형태에서는, 이동 수단(7)으로 맨드렐(4)을 전후진시킬 수 있기 때문에 생략해도 좋다.

구동 모터(50)는 정류자 모터(52)가 사용되고 있고, 확관 장치(1)의 외장을 구성하는 하우징(12) 내에 수용되어 있다. 하우징(12)은 구동 모터(50)의 전방을 지지한 베이스부(12a)와, 구동 모터(50)의 후방을 덮는 커버부(12b)와, 구동 모터(50)의 모터 샤프트(53) 부분을 덮는 헤드부(12c)를 구비하고 있다. 구동 모터(50)는 그 모터 샤프트(53)가 전방을 향하고, 맨드렐(4)과 평행이 되도록 배치되어 있다. 모터 샤프트(53)는 볼 베어링(54a)을 통하여, 베이스부(12a) 및 헤드부(12c)(하우징(12))의 내면에 회전 가능하게 지지되어 있다. 모터 샤프트(53)의 외주면에는 기어(55)가 설치되어 있다.

스핀들(51)은 맨드렐(4)과 동심상에 배치되어 있고, 볼 베어링(54b)을 통하여, 베이스부(12a) 및 헤드부(12c)(하우징(12))의 내면에 회전 가능하게 지지되어 있다. 스핀들(51)의 외주면에는 모터 샤프트(53)의 기어(55)와 결합되는 기어(56) 가 설치되어 있다. 스핀들(51)의 기어(56)는 모터 샤프트(53)의 기어(55) 보다 대직경으로 형성되어 있고, 구동 모터(50)의 구동 토크를 증대시켜 회전을 전달함과 동시에, 스핀들(51)의 회전 속도의 제어를 용이하게 하고 있다. 스핀들(51)의 전단부에는 익스팬더 프레임(3)의 후단부가 삽입되어 있다. 스핀들(51)의 내주면에는 축 방향으로 연장되는 키 홈(미도시)이 형성되어 있고, 익스팬더 프레임(3)에 회전력을 전달하기 위한 반월 키(58)가 삽입되어 있다. 반월 키(58)는 익스팬더 프레임(3)의 외주면에도 체결되어 있어 스핀들(51)로부터 반월 키(58)를 통하여 익스팬더 프레임(3)으로 회전력이 전달된다. 익스팬더 프레임(3)의 외주면의 후단부에는 전방으로 갈수록 깊어지는 홈(31)이 형성되어 있고, 스핀들(51)에 형성된 나사공(59)에 삽입된 정지 나사(60)를 홈(31)의 표면으로 압압함으로써, 익스팬더 프레임(3)이 스핀들(51)로부터 빠져나가지 않도록 고정되어 있다. 익스팬더 프레임(3)의 외주면에는 턱부(32)가 형성되어 있고, 이 턱부(32)가 스핀들(51)의 전단면에 접촉함으로써, 익스팬더 프레임(3)을 스핀들(51)에 삽입할 때의 위치 결정 스토퍼의 역할을 하고 있다.

또한, 구동 모터(50)의 배치 방향은 맨드렐(4)과 평행하게 한정되는 것은 아니며, 모터 샤프트(53)의 회전을 스핀들(51)로 전달 가능한 전달 수단을 이용하면, 구동 모터(50)를 맨드렐(4)에 대하여 각도를 갖게 하여 배치해도 된다.

이동 수단(7)은 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전후진시키는 수단이지만, 본 실시 형태에서는, 이른바 롤러 피드 유니트(70)로 구성되어 있다. 롤러 피드 유니트(70)는 구동 모터(50)의 상방 및 맨드렐(4)의 후방에 배치되고, 롤 러 피드 유니트(70)는 통형의 리테이너(71)와, 이 리테이너(71)에 전후진 가능하게 삽입된 푸시 로드(72)와, 리테이너(71)에 회전 가능하게 지지됨과 동시에 그 외주면이 푸시 로드(72)의 외주면과 접촉하고 또한 그 회전축이 푸시 로드(72)의 회전축과 교차하도록 배치된 복수의 롤러(73)와, 리테이너(7l)를 회동 가능하게 지지하는 통상의 프레임(74)을 구비하고 있다.

통형 프레임(74)은 스핀들(51)의 후방에서 스핀들(51)과 동심 상에 배치되어 있다. 통형 프레임(74)은 그 전단면이 베이스부(12a)의 후면에 고정되어 있다. 통상, 프레임(74)은 리테이너(71)의 외주면을 덮도록 소정의 간극을 두고 배치되어 있다.

리테이너(71)는 스핀들(51)의 후방에서 스핀들(51)과 동심 상에 배치되어 있다. 리테이너(71)는 그 전단면이 스핀들(51)의 후단면에 접촉되어 있고, 스핀들(51)과 일체로 회전하도록, 원주 상에 배치된 복수의 핀(65)을 통하여 스핀들(51)에 고정되어 있다.

리테이너(71)의 몸체에는, 복수의 롤러(73)가 회전 가능하게 유지되어 있다.리테이너(71)는 직경 방향 외측으로부터 중심측으로 보아, 롤러(73)의 회전축과 리테이너(71)의 회전축이 교차하도록 소정의 피드 앵글을 갖게 하여 롤러(73)를 기울여서 지지하고 있다. 피드 앵글은 익스팬더 프레임(3)의 롤러(2)와 마찬가지로, 리테이너(71)가 정회전할 때 푸시 로드(72)가 전진하도록 방향이 설정되어 있다.

리테이너(71)에 지지되어 있는 롤러(73)는 원주 모양으로 형성되어 있다. 롤러(73)는 도 1의 확관 장치(1)의 상부의 확대도에 도시한 바와 같이, 리테이너(71) 의 원주 상에 등각도 피치(60° 피치)로 6군데에 배치되어 있다. 각 롤러(73)는 리테이너(71)의 판 두께 치수 보다 큰 직경을 가지고 있다. 이상과 같이 동심원 상에 배치된 롤러(73)는 내접원이 푸시 로드(72)의 외주면과 동등하게 되고, 외접원이 리테이너(71)의 외주면 보다 직경 방향의 외측으로 돌출되도록 구성되어 있다. 롤러(73)의 전단부 및 후단부에는 곡면상의 모따기 가공이 되어있다. 롤러(73)가 배치된 부분의 리테이너(71)의 주위에는 롤러(73)에 접촉되는 접촉 부재(76a, 76b)가 설치되어 있다. 접촉 부재(76a, 76b)는, 링형으로 형성되어 있고, 통형 프레임(74)의 내주면에 핀(75)을 통하여 고정되어 있다. 접촉 부재(76a, 76b)는 롤러(73)의 전후 2군데에 설치되어 있고, 전단부와 후단부의 모따기부 부분에 각각 접하도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해 리테이너(71)가 회전하면, 롤러(73)는 접촉 부재(76a, 76b)에 접촉하면서 리테이너(71)의 원주 상을 공전하기 때문에, 롤러(73)는 자전도 하게 된다. 또한, 후방측의 접촉 부재(76b)는, 핀(75)이 결합 되는 부분이 축 방향으로 긴 길쭉한 홈 형상으로 되어 있고, 회전은 하지 않지만 축 방향으로 위치 조정 가능하게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 롤러(73)를 6군데에 배치하고 있는데 이에 한정되는 것은 아니며, 롤러(73)의 설치 개수는 적어도 3개 있으면 되고, 설치 개수나 배열은 설정되는 확관 속도 등의 조건에 따라 적절히 결정된다. 롤러(73)의 피드 앵글을 크게 하면, 푸시 로드(72) 및 맨드렐(4)을 압출하는 속도를 빨리 할 수 있고, 롤러(2)가 튜브(TU)의 내주면에 접촉하기 까지의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이 경우, 롤러(2)가 튜브(TU)의 내주면에 접촉된 후는 맨드렐(4)에 자기 추진 력이 작용하므로 푸시 로드(72)의 추진 속도와 차이가 발생하려고 한다. 그러나, 맨드렐(4)의 자기 추진력은 푸시 로드(72)의 자기 추진력 보다 훨씬 크기 때문에, 롤러(73)가 푸시 로드(72)에 대하여 슬라이딩되고, 푸시 로드(72)는 맨드렐(4)과 같은 추진 속도로 추진되게 된다. 따라서, 맨드렐(4)의 추진량과 푸시 로드(72)의 추진량은 다시 동기화시키지 않아도 자동적으로 같아지므로 문제는 없다.

푸시 로드(72)는 동심원 상에 배치된 롤러(73)의 내접원과 동등한 외경을 갖는 원주상으로 형성되어 있다. 푸시 로드(72)는 그 외주면을 둘러싸도록 배치된 복수의 롤러(73)에 의해 유지되어 있다. 여기서, 롤러(73)의 외주면과 푸시 로드(72)의 외주면은 서로 접촉되어 있고, 각 외주면은 롤러(73)의 회전을 푸시 로드(72)에 전달할 수 있는 정도의 푸시 로드가 부여되어 구성되어 있다. 그리고, 롤러(73)는 그 회전축이 푸시 로드(72)의 회전축과 교차하도록 배치되어 있으므로, 롤러(73)가 회전하면 푸시 로드(72)가 그 축 방향을 따라 전후진하게 된다.

푸시 로드(72)는, 맨드렐(4)의 후방에서 맨드렐(4)과 동심 상에 배치되어 있다. 푸시 로드(72)의 전단에는 맨드렐(4)이 축 주위의 상대 회전을 허용하면서 연결되어 있다. 구체적으로는, 푸시 로드(72)의 전단과 맨드렐(4)의 후단은 구면 베어링(77)을 통해 연결되어 있다. 이에 따라 맨드렐(4)은 푸시 로드(72)의 전후진에 맞추어 이동한다.

푸시 로드(72)의 후단에는 푸시 로드(72)의 전진을 규제하는 스토퍼 수단(78)이 마련되어 있다. 스토퍼 수단(78)은 푸시 로드(72)의 후단에 연결된 후단 로드(79)와, 후단 로드(79)의 후방에 설치된 턱부(80)와, 턱부(80)가 접촉되어 슬 리브(81)를 구비하여 구성되어 있다. 후단 로드(79)는 푸시 로드(72) 보다 작은 지름으로 형성되어 있고, 핀(미도시)에 의해 푸시 로드(72)에 고정되어 있다. 또한, 후단 로드(79)는 푸시 로드(72)에 일체로 형성하도록 해도 된다.슬리브(81)은, 푸시 로드(72)와 동심 상에 배치되고, 그 전방이 통형 프레임(74)의 후단부에 삽입되어 멈춤 나사(59)를 통하여 고정되어 있다. 슬리브(81)의 전방은 푸시 로드(72)를 덮는 위치까지 통형 프레임(74)에 삽입되고, 후방은 통형 프레임(74)의 후방으로 돌출되어 있다. 슬리브(81)의 내주면 후단부에는, 후단 로드(79)를 축 방향의 이동을 허용하면서 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(82)이 설치되어 있다. 후단 로드(79)가 전방으로 이동하고, 스토퍼(80)가 볼 베어링(82)에 접촉됨으로써, 전방 진행이 제한됨과 동시에, 회전 스러스트를 완화하고 있다. 슬리브(81)의 전면에는, 스러스트 링(83)이 설치되어 있다. 스러스트 링(83)의 전방에는 통형 프레임(74)의 내주면에 고정된 스러스트 링(85)이 설치되고, 스러스트 링(83, 85) 사이에는 스프링(84)이 개재되어 설치되어 있고, 슬리브(81)를 통형 프레임(74)에 밀어 넣음으로써 스프링(84)이 압축된다. 스프링(84)은 후방의 접촉 부재(76b)를 누름으로써, 롤러(73)를 푸시 로드(72)로 눌러 접촉시키는 힘(접촉 마찰력)을 조절할 수 있다. 이 슬리브(81)의 밀어넣는 양의 조절에 의해 푸시 로드(72)의 추진력을 조절함과 동시에, 슬라이딩에 의한 안전 장치의 기능도 얻을 수 있다.

이러한 구성의 스토퍼 수단(78)을 포함하는 롤러 피드 유니트(70)는 구동 모터(50)와 함께 하우징(12) 내에 수용되어 있어 회전하는 부재가 작업자의 근방에서 노출되는 것을 방지하고 있다.

한편, 구동 모터(50)에는 구동을 제어하는 제어 수단(9)이 접속되어 있다. 제어 수단(9)은 맨드렐(4)을 익스팬더 프레임(3)에 대하여 전진시키는 구동 토크에 따라, 맨드렐(4)의 전후진을 제어한다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제어 수단(9)은 구동 모터(50)에 걸리는 전류치를 검출함과 동시에, 검출된 전류치에 따라 공급 전류량을 제어하는 확관 전류치 제어 장치(90)와, 구동 모터(50)의 회전 방향을 전환 제어하는 자동 확관 제어 장치(91)를 구비하고 있다.

확관 전류치 제어 장치(90)는 전원(94)에 접속되어 있고, 구동 모터(50)를 회전시키기 위해 흐르는 전류치를 검출하고 있다. 확관 전류치 제어 장치(90)는 자동 스타트 스위치(92)가 눌림과 동시에, 구동 모터(50)를 회전시키기 위한 전류를 검출하면서 구동 모터(50)에 전류를 공급한다.

자동 확관 제어 장치(91)는 전류의 공급 개시를 받고, 우선, 구동 모터(50)를 회전시켜 스핀들(51)과 함께 롤러 피드 유니트(70)의 리테이너(71)(도 1 참조)를 정회전시키고, 푸시 로드(72)를 통하여 맨드렐(4)을 전진시켜 롤러(2)에 접촉시킨다. 그 후, 또한, 리테이너(71)를 정회전시키고, 맨드렐(4)을 전진시킴으로써, 롤러(2)를 외측으로 압출시켜 확관이 개시된다. 여기서, 확관이 진행되면, 서서히 구동 토크가 증대되어 구동 모터(50)를 회전시키는 전류가 증대하지만, 이 전류치가 사전에 설정해 둔 전류치에 달하면, 확관 전류치 제어 장치(90)에서 전류의 공급을 정지시켜 구동 모터(50)를 정지시킨다. 여기서, 사전에 설정해 둔 전류치란 튜브(TU)가 소정의 확관 직경으로 확관 되었을 때 발생하는 전류치이다.

그 후, 구동 모터(50)를 사전에 설정된 시간(1~3초 정도)만큼 정지시킨 후, 확관 전류치 제어 장치(90)에서 전류의 공급을 재개한다. 이 때, 자동 확관 제어 장치(91)에서는 전류의 공급이 정지된 것을 받아 구동 모터(50)의 회전을 역회전으로 전환한다. 그리고, 확관 전류치 제어 장치(90)에서 소정 시간(1~5초 정도) 전류를 공급하여 구동 모터(50)를 역회전시키고, 맨드렐(4)을 소정 거리 만큼 후퇴시켜 롤러(2)로부터 이격시킨다. 여기서 확관 작업 공정이 종료한다.

도 5 중, 93은 비상 정지 스위치를 나타내고, 이 비상 정지 스위치(93)를 누르면, 구동 모터(50)가 정지하게 되어 있다. 또한, 비상 정지 스위치(93)를 눌렀을 때, 구동 모터(50)를 약간 역회전시키고, 그 후에 정지시키도록 제어해도 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 확관 장치(1)에는, 베이스부(12a)(하우징(12))의 좌우 양측에, 작업자가 손에 쥐기 위한 한쌍의 파지 핸들(14)이 설치되고 있다. 각 파지 핸들(14)의 전방에는, 자동 스타트 스위치(92)와 비상 정지 스위치(93)를 구성하는 레버 부재가 각각 마련되어 있고, 레버 부재를 파지 핸들(14)측으로 끌어당김으로써, 자동 스타트 스위치(92)와 비상 정지 스위치(93)가 들어온 상태가 된다. 또한, 도 1 및 도 2 중, 15는 확관 장치(1)의 본체부를 매달기 위한 걸개 링을 나타낸다. 걸개 링(15)은 하우징(12)의 상부에 볼트(미도시)에 의해 고정되어 있다.

익스팬더 프레임(3)의 직경 방향의 외측에는, 튜브(TU)(피확관 부재)의 단면과 접촉하는 컬러 부재(11)가 익스팬더 프레임(3)의 몸체의 일부를 둘러싸도록 그 외주면과 소정의 간극을 두고 배치되어 있다. 컬러 부재(11)은 튜브(TU)의 단면에 접촉함으로써, 익스팬더 프레임(3)의 삽입량을 규제하는 역할을 하고 있다. 컬러 부재(11)는 통형의 부재로서, 익스팬더 프레임(3)과 동심 상에 배치되어 있다. 컬 러 부재(11)는 익스팬더 프레임(3)의 후방부나 스핀들(51)의 전방부를 덮는 컬러 어댑터(110), 플랜지(111)를 통하여 고정계인 하우징(12)에 고정되어 있다. 플랜지(111)는 볼트(112)에 의해 하우징(12)에 고정되고, 컬러 어댑터(110)는 키(113)나 정지 나사(114)에 의해 플랜지(111)에 고정되고, 컬러 부재(11)는 정지 나사(114)에 의해 컬러 어댑터(110)에 고정되어 있다. 따라서, 컬러 부재(11)는 회전되지 않도록 고정된 부재로 되어 있다.

이어서, 상기 구성의 확관 장치(1)를 사용한 확관 작업의 작업 순서를 설명하면서 확관 장치(1)의 동작 및 그 작용을 설명하기로 한다.

작업자는, 우선, 파지 핸들(14, 14)을 양손에 잡고, 롤러(2) 및 맨드렐(4)을 포함하는 익스팬더 프레임(3)의 선단부를 관판(미도시)에 삽입된 튜브(TU) 내에 삽입한다. 이 때, 컬러 부재(11)가 튜브(TU)의 단면에 접촉될 때 까지 삽입함으로써, 익스팬더 프레임(3)의 삽입 길이가 소정의 길이로 결정된다.

이어서, 작업자는 레버 부재를 파지 핸들(14)측으로 끌어당겨 자동 스타트 스위치(92)를 넣는다. 그러면, 이 신호를 받은 확관 전류치 제어 장치(90)는 구동 모터(50)로의 전류 공급을 개시한다. 이와 동시에, 전류의 공급 개시를 받은 자동확관 제어 장치(91)는 구동 모터(50)를 회전시키고, 롤러 피드 유니트(70)의 리테이너(71)를 정회전시키고 푸시 로드(72)를 통하여 맨드렐(4)을 전진시켜 롤러(2)에 접촉시킨다(도 1 참조).

구체적으로는, 구동 모터(50)가 회전하면, 그 회전은 모터 샤프트(53), 기어(55), 기어(56), 스핀들(51)로 순차적으로 전달되고, 스핀들(51)에 고정된 익스 팬더 프레임(3) 및 리테이너(71)를 회전시키게 된다. 리테이너(71)가 정회전하면, 롤러(73)가 리테이너(71)의 원주를 따라 공전하는데, 롤러(73)는 접촉 부재(76)에 접촉되어 있으므로 역회전으로 자전도 한다. 그리고, 롤러(73)의 회전력은, 푸시 로드(72)의 회전력의 외에 전진 추력을 발생시킨다. 이에 따라 푸시 로드(72)는, 정회전하면서 롤러(73)에 의해 전진 추력을 받아 전진하게 된다. 또한, 리테이너(71)를 역회전시키면, 롤러(73)의 회전 방향이 반대(정회전)가 되고, 푸시 로드(72)는 후퇴하게 된다.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 이동 수단(7)을 설치하고, 맨드렐(4)을 롤러(2)에 접촉시키도록 함으로써, 종래와 같이 작업자가 장치를 튜브(TU)측에 접촉시킬 필요가 없어 작업 시간이 저감됨과 동시에, 기계적으로 맨드렐(4)을 롤러(2)에 접촉시키고 있으므로, 적당한 압력으로 접촉시킬 수 있다.

또한, 맨드렐(4)을 전진시켜 확관을 진행시켜 나가면, 도 4에 도시한 바와 같이, 맨드렐(4)이 롤러(2)를 익스팬더 프레임(3)의 직경 방향 외측으로 압출하게 되고, 롤러(2)의 회전에 의해 튜브(TU)가 내측으로부터 롤링 가압되어 확관이 행해진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 확관 작업이 진행됨에 따라, 롤러(2)가 맨드렐(4)과 튜브(TU) 사이에서 압압되는 압력이 높아지므로, 서서히 구동 토크가 증대되고, 구동 모터(50)를 회전시키는 전류가 증대한다. 이 전류치가 사전에 설정해 놓은 전류치에 달하면, 확관 전류치 제어 장치(90)가 이것을 검출하고, 전류의 공급을 정지시킨다. 여기서, 구동 모터(50)는 확관 전류치 제어 장치(90)에 의해 사전에 설정된 시간(1~3초 정도) 만큼 정지된다. 그 후, 자동 확관 제어 장치(91)에서 소정 시간(1~5초 정도) 전류를 공급함과 동시에, 자동 확관 제어 장치(91)에서 회전 방향을 역전시킴으로써, 구동 모터(50)는 역회전한다. 이에 따라 맨드렐(4)은 소정 거리 만큼 후퇴하여 롤러(2)로부터 이격되게 된다.

이와 같이 확관 종료 후에, 맨드렐(4)을 자동으로 후퇴시켜 롤러(2)로부터 이격시킬 때 까지 풀 오토 제어를 하게 하였기 때문에, 작업자가 맨드렐(4)을 롤러(2)로부터 이격시키는 작업을 생략할 수 있다. 구동 모터(50)를 역회전시키면, 맨드렐(4)에 자기 후퇴력이 발생한다. 종래의 튜브 롤러 확관에서는, 맨드렐을 역회전시키기 위하여 구동기를 당기는 조작이 필요하였지만, 본 발명에 의하면, 이 조작을 자동으로 행하기 때문에 작업자의 시간이 대폭적으로 저감된다.

이상과 같이, 작업자는, 익스팬더 프레임(3)을 튜브(TU)에 삽입한 후는, 자동 스타트 스위치(92)를 넣기만 하면 되고, 수동 작업을 필요로 하지 않기 때문에, 작업자의 부담을 경감함과 동시에 작업 효율의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 구동 토크에 따라 구동 모터(50)를 정지시키도록 하고 있으므로, 튜브(TU)를 일정의 확관 직경으로 확관할 수 있어 고정밀도의 확관 작업을 행할 수 있다.

또한 본 실시의 형태에 의하면, 익스팬더 프레임(3)을 구동 수단(5)을 구성하는 스핀들(51)에 직접 고정하고 있으므로, 종래와 비교하여 익스팬더 프레임(3)의 회전 속도를 대폭적으로 높일 수 있다. 즉, 종래는 맨드렐을 구동 수단에 접속하여 회전시키고 있으므로, 유성 기어의 운동 원리에 의해 프레임(익스팬더 프레임)의 회전 속도는 1/3~1/5 정도로 저하되고 있었는데, 본 발명에 의하면, 익스팬더 프레임(3)을 구동 수단(5)인 스핀들(51)에 직접 연결하고 있으므로, 스핀들(51) 의 회전 속도 그 자체가 익스팬더 프레임(3)의 회전 속도가 된다. 따라서, 본 발명의 익스팬더 프레임(3)은, 종래의 맨드렐 회전식과 비교하여 3~5배의 회전 속도로 회전하게 된다. 이에 따라 확관 시간이 대폭적으로 단축되어 효율적인 확관 작업이 가능하게 되었다. 또한, 익스팬더 프레임(3)의 회전 불균일을 방지할 수 있으므로, 정밀도가 높은 확관 작업을 수행할 수 있다.

본 실시의 형태에서는, 스핀들(51)의 전부에 익스팬더 프레임(3)을 고정하고, 스핀들(51)의 후방부에 리테이너(71)를 고정하고 있으므로, 이동 수단(7)의 구동(롤러 피드 유니트(70)의 회전)과 구동 수단(5)의 구동(익스팬더 프레임(3)의 회전)을 동일한 구동원(구동 모터(50))으로 수행할 수 있으므로, 확관 장치(1)의 구조의 간소화, 소형화, 경량화, 제어 시스템의 용이화, 또한 신뢰성의 향상을 달성할 수 있다.

여기서, 익스팬더 프레임(3)과 리테이너(71)는 모두 스핀들(5l)에 고정되어 있으므로, 회전 속도가 같지만, 맨드렐(4)의 전후진 속도와, 푸시 로드(72)의 전후진 속도가 같아지도록 , 롤러(2) 및 롤러(73)의 경사 각도가 결정되어 있으므로, 맨드렐(4)과 푸시 로드(72)를 연결해도 문제는 없다. 그러나, 맨드렐(4)에는 테이퍼부(40)가 형성되어 있으므로, 맨드렐(4)의 회전 속도와, 푸시 로드(72)의 회전 속도는 서로 달라지는데, 맨드렐(4)과 푸시 로드(72)는 구면 베어링(77)을 통하여 연결되어 있으므로, 상대 회전이 허용되게 되어 문제는 없다.

또한 본 실시의 형태에서는, 구동 수단(5)이 구동 모터(50)와 스핀들(51)을 구비하고 있고, 스핀들(51)에 맨드렐(4)이 삽입되어 있으므로, 스핀들(51)과 맨드 렐(4)을 그 길이 방향에서 중복 배치할 수 있고, 맨드렐(4)의 전후진 스트로크를 구동 수단(5) 내에서 얻을 수 있다. 따라서, 종래와 같이 맨드렐의 후방에 구동 장치를 접속하고 있었던 것과 비교하여, 확관 장치(1)의 전체 길이를 단축할 수 있고, 확관 장치(1)의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있어 작업성이 대폭 향상된다. 또한 좁은 장소에서의 확관 작업도 가능해진다.

또한 스핀들(51)의 기어(56)는 모터 샤프트(53)의 기어(55)보다 대직경으로 형성되어 있으므로, 구동 수단(5)은 구동 모터(50)의 회전력을 구동 토크를 증대시켜 스핀들(51)에 전달할 수 있다. 이에 따라 구동 모터(50)의 소형화가 달성되어 확관 장치(1)의 소형화 및 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서로는, 컬러 부재(11)를 고정계에 고정하고 있으므로 컬러 부재(11)가 회전되지 않는다. 따라서, 이 컬러 부재(11)에 접촉되는 튜브(TU)의 회전 방지 기능을 얻을 수 있다. 특히, 튜브(TU)는 종래 보다 고속 회전하는 익스팬더 프레임(3)에 의해 회전하고자 하는 힘이 커지지만, 롤러(2)에 의해 컬러 부재(11) 측으로 끌어 당겨져 회전 방지 효과가 높아진다. 이에 따라 확관 작업의 작업 정밀도를 높일 수 있으며, 또한 튜브(TU)의 회전을 멈추기 위한 작업자의 수고나, 별도의 어태치먼트 등의 부재를 생략할 수 있다.

또한 본 실시의 형태의 확관 장치(1)는 구동 수단(5)이나 이동 수단(7) 등의 회전 부재가 하우징(12)이나 컬러 어댑터(110) 등의 내부에 수용되어 있으므로, 작업 중에 회전 부재가 작업자나 다른 부품에 간섭하는 일이 없어 작업성이 높다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 구동 모터(50)로서 정류자 모터(52)를 사용하 고 있으므로, 제어 수단(9)은 도 5에 도시한 구성으로 되었지만, 구동 모터(50)에 삼상(三相)모터를 사용한 경우, 제어 수단(9)은, 도 6에 도시한 바와 같은 구성이 된다.이 경우, 구동 모터(50)에는, 전류치를 검출하는 미터 릴레이(101)을 통하여 회전수 제어용 인버터 장치(102)가 접속되어 있다. 회전수 제어용 인버터 장치(102)에는, 시퀀스 제어 정역(正逆) 지령 장치(103)와 전원(l04)이 접속되어 있다. 시퀀스 제어 정역 지령 장치(103)는 미터 릴레이(101)에서 검출되는 전류치에 따라 구동 모터(50)의 회전 방향을 전환 제어한다.

이러한 제어 수단(9)에서는, 회전수 제어용 인버터 장치(102)에서의 설정 회전수에 따라 전류가 공급되는데 확관이 진행되면 서서히 구동 토크가 증대되고, 구동 모터(50)를 회전시키는 전류가 증대되는데 이 전류치가 사전에 설정해 놓은 전류치에 달하면, 미터 릴레이(101)가 그것을 검출하고, 시퀀스 제어 정역 지령 장치(103)에서 전류치 검사 신호를 송신한다. 이것을 받은 시퀀스 제어 정역 지령 장치(103)는 구동 모터(50)를 소정 시간 정지시킨 후, 구동 모터(50)를 소정 시간 역회전시키는 신호를 회전수 제어용 인버터 장치(102)로 송신한다.

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명하였지만 본 발명은 상기 실시의 형태에 한정되지 않고 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 적절히 설계 변경이 가능하다. 예컨대, 상기 실시의 형태에서는, 이동 수단(7)으로서, 롤러 피드 유니트(70)를 사용하고 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 에어 실린더, 전동 실린더나 유압 실린더 등의 실린더 기구를 사용해도 된다. 단, 구동원을 구동 장치(5)와 공용할 수 있어 구동 제어의 용이화, 장치의 경량화나 소비 전력의 저감 화를 꾀할 수 있는 점에서 롤러 피드 유니트(70)을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 작업 효율을 향상시켜 확관 시간을 단축함과 동시에, 작업자의 부담을 저감할 수 있으며, 또한 정밀도가 높은 확관 작업을 행할 수 있는 우수한 효과를 발휘한다.

Claims

전방이 대직경이 되는 테이퍼부를 구비한 복수의 롤러와,

이 복수의 롤러를 동심원 상에 회전 가능하게 지지하는 통형의 익스팬더 프레임과,

이 익스팬더 프레임에 대하여 슬라이딩 가능하고 회전 가능하게 삽입되며, 상기 롤러의 테이퍼부의 형상에 대응되도록 전방이 소직경이 되는 테이퍼부를 구비한 맨드렐을 구비하고,

상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전진시킴으로써 상기 맨드렐의 테이퍼부를 상기 복수의 롤러의 테이퍼부에 접촉시키고, 상기 복수의 롤러의 외접원이 구성하는 확관 직경을 확경하는 확관 장치로서,

상기 익스팬더 프레임에 연결되고, 상기 맨드렐을 통하지 않고 구동력을 직접 상기 익스펜더 프레임에 전달하여 상기 익스팬더 프레임을 회전시키는 구동 수단과,

상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전후진시키는 이동 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 확관 장치.
제1항에 있어서,

상기 이동 수단은, 상기 구동 수단에 연결된 통형의 리테이너와, 이 리테이너에 삽입되어 상기 맨드렐과 함께 전후진 가능하도록 상기 맨드렐에 연결된 푸시 로드와, 상기 리테이너에 회전 가능하게 지지됨과 동시에 그 외주면이 상기 푸시 로드의 외주면과 접촉하고 또한 그 회전축이 상기 푸시 로드의 회전축과 교차하도록 배치된 복수의 롤러를 구비한 롤러 피드 유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 확관 장치.
제1항에 있어서,

상기 맨드렐을 상기 익스팬더 프레임에 대하여 전진시키는 구동 토크에 따라 상기 맨드렐의 전후진을 제어하는 제어 수단을 더 구비하고,

상기 제어 수단은 상기 구동 토크가 소정치에 달했을 때 상기 맨드렐을 소정 시간 정지시키고 그 후에 상기 맨드렐을 후퇴시키도록 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 확관 장치.
제2항에 있어서,

상기 구동 수단은, 구동 모터와, 이 구동 모터의 회전 출력이 전달되어 회전하는 통형의 스핀들을 구비하고 있고,

상기 스핀들에 상기 맨드렐이 삽입됨과 동시에 상기 스핀들의 전부에 상기 익스팬더 프레임이 고정된 것을 특징으로 하는 확관 장치.
제4항에 있어서,

상기 스핀들의 후부에 상기 리테이너가 고정된 것을 특징으로 하는 확관 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 익스팬더 프레임의 직경 방향의 외측에는 피확관 부재의 단면과 접촉하는 컬러 부재가 상기 익스팬더 프레임을 둘러싸도록 그 외주면과 소정의 간극을 두고 배치되며, 이 컬러부재는 고정계에 고정된 것을 특징으로 하는 확관 장치.