KR101541943B1 - 성형 롤러가 구비된 원형 압연기 - Google Patents

성형 롤러가 구비된 원형 압연기 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length

Abstract

환형 가공물(100)을 성형하기 위한 원형 압연기(1)는 가공물(100)의 반경방향 내측 면(102)과 반경방향 외측 면(101)을 가공할 수 있는(F1+F2) 한 쌍의 내측 롤러(12)와 외측 롤러(10)를 포함하고, 가공물의 전방 면(103, 104)을 가공할 수 있는(F3+F4) 한 쌍의 원뿔형 상측 롤러(22)와 하측 롤러(20)를 포함하며, 뿐만 아니라 압연기(1)의 프레임(41)에 대해 적어도 몇몇의 상기 롤러(22)들을 이동시키기 위한 수단(66)을 포함한다. 하나 이상의 롤러(22)를 이동시키기 위한 수단은 롤러의 운동(F3)을 위해 부재에 고정된 하나 이상의 랙(26, 28)과 하나 이상의 피니언(54, 55)을 포함한다. 피니언은 지지부(72) 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터(66)의 출력 샤프트에 의해 회전되고, 상기 지지부는 피니언의 회전축(X56') 주위에서 프레임에 대해 관절연결된다. 관절 축(X56) 주위에서 지지부(72)의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위해 댐핑 수단(76)이 제공된다.

Description

성형 롤러가 구비된 원형 압연기{CIRCULAR ROLLING MILL WITH SHAPING ROLLER}
본 발명은 단조 금속 풀리 또는 휠 블랭크 또는 그 외의 다른 이와 유사한 가공물과 같은 환형 가공물을 성형하기 위해 이용되는 원형 압연기에 관한 것이다.
예를 들어, FR-A-2 014 080호에 공지된 바와 같이 환형 가공물을 성형하기 위해 4개의 롤러를 가진 원형 압연기를 이용한다. 2개의 원통형 롤러는 환형 가공물의 반경방향 외측 및 내측 면을 각각 가공하기 위해 이용되며, 반면 쌍을 이루는 원뿔형 롤러는 가공물의 전방 면들을 가공하기 위해 이용된다. 전기 모터는 적어도 몇몇의 이러한 롤러들을 회전시키기 위해 이용된다. 이러한 롤러는 서로에 대해 이동되고, 이러한 이동은 압연 중 가공물의 치수 변화를 고려하여 수행되며, 내측, 외측 및 전방 면 상에 성형력을 가한다. 이를 위해, 상대적으로 작은 크기의 경로에 대해 상당한 힘이 생성될 수 있는 유압식 잭이 이용된다. 이러한 잭을 이용함에 따라 잭의 작동 오일의 분배를 위해 분배기를 이용하고 유압식 파워 유닛의 작동을 수행할 필요가 있다. 이는 주기적인 점검 및 상대적으로 복합적인 보수 작업을 필요로 한다. 이로 인해 화재의 위험성을 야기하는 오일 누출이 방지된다.
본 발명은 원형 압연기를 제안함으로써 이러한 문제점을 극복하며, 즉 압연기의 내구성 또는 압연 공정의 품질을 저하시키지 않고 원형 압연기의 작동이 신뢰성 있게 구현되고, 이의 보수도 용이해 질 수 있다.
이러한 목적으로, 본 발명은 환형 가공물을 성형하기 위한 원형 압연기에 관한 것으로, 상기 압연기는 가공물의 반경방향 내측 면과 반경방향 외측 면을 가공할 수 있는 한 쌍의 내측 롤러와 외측 롤러를 포함하고, 가공물의 전방 면을 가공할 수 있는 한 쌍의 원뿔형 상측 롤러와 하측 롤러를 포함한다. 또한 압연기는 프레임에 대해 적어도 몇몇의 상기 롤러들을 이동시키기 위한 수단을 포함한다. 압연기는, 하나 이상의 롤러를 이동시키기 위한 수단이 롤러의 운동을 위해 부재에 고정된 하나 이상의 랙과 하나 이상의 피니언을 포함하고, 상기 피니언은 지지부 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터의 출력 샤프트에 의해 회전되고, 상기 지지부는 피니언의 회전축 주위에서 프레임에 대해 관절연결되며, 관절 축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위해 댐핑 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라, 성형 또는 가공 롤러와 전기 작동식 기어드 모터 사이의 힘의 전달은 심지어 상당한 하중 하에서도 피니언/랙 타입의 링키지를 이용함으로쏘 신뢰성 있는 방식으로 구현된다. 게다가, 기어드 모터는 롤러가 표면의 돌기와 상호 영향을 미치는 경우 돌기로 인해 랙으로 전달된 일시적 과대하중이 피니언에 손상을 입히지 않고 전달될 수 있는 동시에 피니언이 기어드 모터에 의해 통상적으로 제공되는 방향에 상반된 방향으로 회전할 수 있도록 압연기의 프레임에 대해 관절연걸된 지지부 상에 장착된다. 이에 따라, 피니언에서 상당한 저항 토크가 야기되며, 이러한 토크는 압연기의 프레임에 대해 그리고 피니언의 회전축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동으로 인해 흡수될 수 있다. 이러한 댐핑 수단에 따라 기어드 모터에 과도하게 큰 하중이 가해지지 않고 해당 에너지를 흡수할 수 있다.
본 발명의 선호되지만 비-제한적인 특징에 따라, 압연기는 하기의 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있다.
-상측 원뿔형 롤러는 수직 방향으로 이동가능한 캐리지 상에 장착되고, 상기 캐리지 상에 랙이 고정되며, 피니언/랙 조립체는 하측 원뿔형 롤러를 향하는 수직 하중을 캐리지 상에 가할 수 있어서 가공되는 가공물의 전방 면이 효과적으로 성형될 수 있다.
-내측 롤러는 수평 방향으로 이동가능한 캐리지 상에 장착되고, 상기 캐리지 상에 랙이 고정되고, 피니언/랙 조립체는 외측 원통형 롤러를 향하는 수평 하중을 캐리지 상에 가할 수 있어서 가공되는 가공물의 내측 및 외측 면이 효과적으로 성형된다(shaping).
-캐리지는 피니언과 각각 맞물린 2개 이상의 랙이 제공되고, 각각의 피니언은 전기 작동식 기어드 모터의 출력 샤프트에 의해 회전되며, 상기 전기 작동식 기어드 모터는 피니언의 회전축 주위에서 프레임 상에 관절연결된 독립적인 지지부 상에 장착되며, 상기 피니언의 회전축은 서로 평행하며, 각각의 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위한 수단이 제공된다. 캐리지는 기어드 모터와 롤러 사이에 전달된 힘을 분포시킬 수 있는 2개의 랙을 가지며, 이에 따라 밸런싱(balancing)이 구현된다.
-또한, 압연기는 가공되는 가공물(100)의 반경방향 외측 표면을 트래킹하고(tracking) 센터링하기(centering) 위한 하나 이상의 롤러를 포함하고, 각각의 센터링 롤러는 제 2 피니언과 맞물린 제 1 피니언과 일체구성된 이동식 암 상에 장착되며, 제 2 피니언은 지지부 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터의 출력 샤프트에 의해 구동되고, 상기 지지부는 제 2 피니언의 회전축 주위에서 프레임에 대해 관절연결되며, 댐핑 수단은 관절 축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위해 프레임과 지지부 사이에 제공된다. 즉, 트래킹 롤러들 사이의 변위는 성형 롤러의 변위와 유사한 방식으로 수행된다.
-압연기는 프레임에 대한 지지부의 피벗회전 운동을 감지하기 위한 수단을 포함하고, 이러한 수단은 피벗회전 운동을 나타내는 신호를 압연기의 전자 제어 유닛으로 전송할 수 있다. 이러한 신호를 고려하여, 압연기의 작동, 특히 지지부의 피벗회전 운동을 야기하는 표면 돌기를 감지하기 위해 롤러 또는 이와 연관된 롤러의 회전 속도를 조절할 수 있다. 이 경우, 전자 유닛이 제공되는데, 이러한 전자 유닛은 하나 이상의 롤러의 이동을 위한 수단의 조절된 작동을 보장하기 위해 감지 수단으로부터 수신된 신호에 따라 2개의 기어드 모터를 제어할 수 있다.
-댐핑 수단은 프레임과 일체 구성된 몸체 내에서 이동식 피스톤과 일체 구성되며 지지부에 링크고정된 로드를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소를 수용한다. 이 경우, 바람직하게 감지 수단은 몸체에 대한 로드의 변위를 감지할 수 있다. 또한, 가변-체적 챔버 내에 배열된 탄성변형가능한 요소는 접시형 와셔(85)의 스택(stack)이다.
본 발명은, 첨부된 도면에 따라 구성되고 단지 실례로서 제공된, 본 발명의 원리에 따르는 압연기의 실례의 하기 기술 내용을 고려하여 본 발명의 장점 및 그 외의 다른 장점이 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 압연기의 투시도.
도 2는 환형 칼라를 압연할 때 도 1의 압연기의 측면도.
도 3은 도 1의 형상, 즉 텅빈 형상으로 도시된, 압연기의 상측 부분의 도 2에 서 선 III-III을 절단한 횡단면도.
도 4는 도 3에서 IV를 확대한 도면.
도 5는 도 1 내지 도 4의 압연기의 이동식 부분을 구동시키기 위한 몇몇의 요소의, 도 2에서의 동일한 방향으로 절단한 횡단면도.
도 6은 도 5에 도시된 축방향 케이지의 상측 부분의, 도 5에서의 각도와 상반된 각도의 투시도.
도 7은 도 1 내지 도 6의 압연기의 평면도.
도 8은 도 2에서 선 VIII-VIII를 절단한 횡단면도.
도 9는 다양한 각도로 도시된 도 1과 유사한 투시도.
도 1 내지 도 7에 도시된 압연기(rolling mill, 1)는 메인 프레임(main frame, 2)을 포함하고, 상기 프레임 상에는 프레임(2)에 대해 고정된 반경방향 케이지(radial cage, 3) 및 프레임(2)의 종방향 축(X2)에 대해 평행하게 이동되는 축방향 케이지(axial cage, 4)가 장착된다.
케이지(3)는 메인 전기 모터(11)에 의해 회전되고, 수직 축(Z10) 주위에서 회전하도록 장착된 원형 기저부를 포함한 원통형 롤러(10)가 형성된다.
또한, 케이지(3)는 축(X2)에 대해 평행한 케이지(3)의 주요 부분(31)에 관하여 이동되는 칼럼(column, 13) 내에서 축(Z10)에 대해 평행한 축(Z12) 주위에서 회전하도록 장착된 제 2 롤러 또는 맨드릴(12)이 형성된다. 칼럼(13)은 하기에서 기술되는 바와 같이 부분(31)에 대해 미끄럼가능한(sliding) 2개의 바(14, 15)에 의해 지지된다. 또한, 케이지(3)는 칼럼(13)과 플레이트(16)가 수직방향으로 정렬될 때, 즉 축(Z12)이 받침대(seating, 17)의 중심을 통과할 때 맨드릴(12)의 하측 단부를 수용하기 위한 받침대(17)를 형성하는 플레이트(16)를 포함한다. 따라서, 맨드릴(12)을 받침대(17) 내에 부분적으로 맞물리기 위해 맨드릴(12)을 하강시킬 수 있다.
플레이트(16)는 바(14, 15)와 축(X2)에 대해 평행하게 연장된 2개의 바(18, 19)에 의해 지지된다.
또한, 압연기(1)는 전기 모터(21)에 의해 회전되고, 축방향 케이지(4)에 의해 지지된 하측 원뿔형 롤러(20)를 포함한다. 또한, 케이지(4)는 전기 모터(23)에 의해 회전되는 상측 원뿔형 롤러(22)를 지지한다.
롤러(20, 21)의 회전 및 대칭 축은 각각 도면부호(A20, A22)로 도시된다. 이러한 축들은 반경방향 케이지(3)의 방향으로 서로 수렴하고 접근된다.
단지 도 2에 도시된 바와 같이, 압연되는 가공물(100)이 압연기(1) 내의 제 위치에 배열될 때, 이러한 가공물은 롤러(10, 12)에 의해 각각 제공되는 반경방향 압축 하중(F1, F2)이 가해진다. 이러한 하중(F1, F2)은 가공물(100)의 반경방향 외측 표면(101)과 반경방향 내측 표면(102)의 형태를 각각 형성한다. 이러한 하중의 강도는 반경방향 케이지(3)의 부분(31)을 향하고 바(14, 15, 18, 19)에 의해 플레이트(16)와 칼럼(13) 상에 각각 가해지는 2가지의 인장 하중(tractive force, T1, T2)의 강도에 의존된다.
롤러(20)는 이러한 프레임에 고정된 축(A20)에 따라 축방향 케이지(4)의 프레임(41)에 의해 지지된다. 즉, 롤러(20)는 단지 축(A20)에 대해서만 회전할 수 있다. 역으로, 롤러(22)는 도 2에서 이중 화살표(F3)로 도시된 바와 같이 축(Z10, Z12)에 대해 평행하게 병진운동 방식으로 수직 이동될 수 있도록 프레임(41)에 대해 지지된다. 축(A22)이 수직 이동될 수 있음에 따라, 롤러(22)는 가공물(100)의 전방 상측 면(103)에 롤러(20)를 향하는 하중(F4)을 가할 수 있다. 이러한 효과로 가공물(100)의 하측 전방 면(104)에 롤러(20)의 반력(F5)이 유발된다. 따라서, 이중 화살표(F3)의 방향으로 롤러(22)를 다소 이동시킴으로써, 이러한 면들을 성형하는 하중이 면(103)에 대해 직접적으로 면(104)에 대해 간접적으로 가해질 수 있다.
이중 화살표(F3) 방향으로 이동가능하게 하기 위하여, 롤러(22)는 수직방향으로 배열된, 즉 이중 화살표(F3)의 방향에 대해 평행한 2개의 랙(rack, 25, 26)이 제공된 캐리지(carriage, 24) 상에 장착된다. 캐리지(24)는 프레임(41)의 덮개가 도시되지 않은 도 5 및 도 6에 도시되고, 프레임(41)의 프레임워크를 형성하는 바(42)에 대해 미끄러지도록 장착된다. 이러한 도면에서, 캐리지(24)는 4개의 랙, 즉 롤러(22) 위에서 캐리지(24) 상에 배열된 2개의 랙(25, 26)과 롤러(22)에 대해 프레임(41)의 그 외의 다른 측면상에 배열된 2개의 랙(27, 28)이 형성된다.
피니언(pinion, 51, 52)은 축(X2)에 대해 평행하게 연장된 샤프트(53) 상에 장착된다. 피니언(51, 52)은 랙(25, 27)과 각각 맞물린다. 샤프트(53)는 90°베벨 기어(64)에 의해 링크고정된 가역성 감속 기어(reversible step-down gear, 63)와 전기 모터(62)로 구성된 기어드 모터(geared motor, 61)의 출력 샤프트로 구성된다.
동일한 방식으로, 2개의 피니언(54, 55)은 톱니(toothing, 26, 28)와 각각 맞물리고, 샤프트(56) 상에 장착된다. 샤프트(56)는 전기 모터(67), 가역성 감속 기어(68) 및 90°베벨 기어(69)를 포함하는 기어드 모터(66)의 출력 샤프트로 구성된다.
각각의 기어드 모터(61 또는 66)의 감속 기어(63 또는 68)는 해당 모터와 베벨 기어를 지지한다. 감속 기어(63)는, 축(X2)에 대해 평행하고 피니언(51, 52)의 회전축을 형성하는, 샤프트(53)의 종방향 축(X53) 주위에서 프레임(41)에 관절연결된 리액션 암(reaction arm, 71) 상에 장착된다. 동일한 방식으로, 감속 기어(68)는, 축(X53, X2)에 대해 평행하고 피니언(54, 55)의 회전축을 형성하는, 샤프트(56)의 종방향 축(X56) 주위에서 프레임(41)에 대해 관절연결되며 지지부를 형성하는 리액션 암(72) 상에 장착된다. 기어드 모터(61, 66)는 암(71, 72)에 의해, 개별적으로 감속 기어(63, 68)에 의해 지지된다.
암 또는 지지부(71)는 연결 로드 스트랩(connecting rod strap)에 의해 댐퍼(damper, 74)에 연결된다. 실질적으로, 댐퍼(74, 76)는 전체적으로 축(X2)에 대해 수직한 수평 방향으로 프레임(41)의 상측부에서 고정되고 뒤집힌 상태로 장착된다.
압연기(1)의 다양한 전기 모터는 케이블 번들(cable bundle, 201)에 의해 압연기(1)에 연결되고 단지 도 2에서만 도식적으로 도시된 전자 유닛(200)에 의해 제어된다. 유닛(200)은 캐리지(24)의 효과적인 수직 병진운동을 보장하기 위하여 압연기(1)의 다양한 기어드 모터, 예를 들어 기어드 모터(61, 66)의 움직임들을 조정한다.
압연기(1)가 정상 작동 중, 다양한 모터와 기어드 모터가 사전 정해진 압연 범위에 따라 유닛(200)에 의해 제어된다. 이에 따라, 성형용 롤러(shaping roller, 10, 12, 20, 22)에 의해 가공되는 가공물(100)의 표면(101 내지 104) 상에 성형력(F1, F2, F4, F5)이 가해진다. 특히, 기어드 모터(61, 66)에 의해 샤프트(53, 56)가 회전함에 따라 축(Z10, Z12)에 대해 평행한 수직 하중(F10)이 캐리지(24) 상에 가해질 수 있고, 이러한 수직 하중은 롤러(22)로 전달되어 하중(F4)을 형성하고, 롤러(20)의 반작용에 의해 표면(103, 104) 상에 하중(F5)이 가해진다.
통상적으로, 면(103, 104)은 평면이고 일정하게 형성된다. 그러나, 표면은 특히 압연기의 고장을 야기하는 돌출된 요철을 가질 수 있다. 이 경우, 가공물(100)이 중심 축(Z100) 주위에서 회전할 때, 롤러(20, 22)들 사이의 가공물(100)의 높이가 우발적으로 증가될 수 있다. 이에 따라, 캐리지(24)는 프레임(41)에 대해 들어 올려지고, 랙(25 내지 28)이 이동됨에 따라 기어드 모터(61, 66)에 의해 가해진 토크에 대해 상반된 방향으로 피니언(51, 52, 54, 55)이 회전 운동한다. 피니언/랙 트랜스미션의 가역성으로 인해, 피니언의 역전된 회전 운동이 샤프트(53, 56)로 전달된다. 이러한 역전된 운동으로 인해 샤프트들은 기어드 모터(61, 66)에 의해 수행되는 방향과 상반된 방향으로 회전한다. 즉, 표면(103 또는 104)들 중 한 표면상의 돌출된 요철로 인해 샤프트(53, 56)에 전달된 토크는 모터(62, 67)의 작동에 따라 야기된 것과 상반된다. 이에 따라, 상반된 토크가 감속 기어(63, 68)의 샤프트 상에 그리고 샤프트(53, 56) 상에 형성된다. 이러한 상반된 하중들은 축(X53, X56) 주위에서 각각 피벗회전할 수 있는 리액션 암(71, 72) 상에 기어드 모터(61, 66)가 장착되기 때문에 흡수된다. 이러한 피벗 회전 운동은 사실상 캐리지(24)가 들어 올려짐에 따라 야기된 에너지를 흡수하는 댐퍼(74, 76)에 의해 감쇠된다(damp).
도 4에 보다 구체적으로 도시된 바와 같이, 댐퍼(74)는 로드(81)를 포함하고, 상기 로드(81)는 2개의 댐퍼(74, 76)에 고정된 몸체(83) 내에 장착된 피스톤(82)과 일체 구성된다. 연결 로드(73)는 프레임(41)에 대해 축(X53) 주위에서 리액션 암(71)이 피벗회전함에 따라 도 4의 좌측을 향하여 몸체(83) 내의 피스톤(82)이 이동되도록 로드(81) 상에 관절연결된다. 암(71)과 로드(81) 상에서 연결 로드(73)의 관절연결 지점은, 도 4 및 도 6에서의 화살표(F6) 방향으로 수행되는 축(X53)에 대한 암(71)의 피벗회전 운동에 따라 접시형 와셔(Belleville washer)의 스택(85)이 배열되고 몸체(83) 내에 형성된 챔버(84)의 체적을 감소시키는 방향으로 피스톤(81)이 이동되도록, 정해진다. 와셔(85)의 스택이 눌려짐에 따라(crushing) 화살표(F6)의 방향으로 암(71)의 피벗회전 운동이 감쇠될 수 있다.
또한, 피스톤(82)에 대해 챔버(84)와 마주보게 형성된 몸체(83)의 챔버(86) 내에는 2개의 접시형 와셔(87)가 배열되고, 이에 따라 가공물(100)의 표면 요철로 인해 야기된 상반된 하중이 기어드 모터(61, 66)에 의해 흡수될 때 암(71)은 이의 정상 위치로 복귀될 수 있다.
도면의 간략함을 위해 단지 도 4에서만 도시된 움직임 감지기(movement detector, 91)는 댐퍼(74)와 연결되고 로드(81) 상에 고정된 만곡된 시트 금속(92)에 링크고정되며, 이러한 움직임은 유닛(200)의 방향으로 대응 신호(S1)를 전송하도록 감지기(91)에 의해 프로세싱된다. 따라서, 암(71)이 축(X71) 주위에서 피벗회전할 때, 표면(103 또는 104)들 중 한 표면상의 돌출된 요철로 인해 캐리지(24)가 들어 올려짐에 따라 암(71)이 이의 정상 위치로 복귀될 때까지 롤러(10, 12, 20, 22)의 회전 속도를 낮추도록 프로그래밍될 수 있는 유닛(200)으로 신호(S1)가 전송되며, 이는 또한 감지기(91)에 의해 감지된다.
도 4에 도시된 시트 금속(92)과 감지기(91)의 형태는 상당히 도식적이다. 실질적으로, 예를 들어 측정 수단을 포함한 감지기, 포텐셔미터 타입의 감지기(potentionmeter-type detector) 또는 홀 이펙트 감지기(Hall effect detector)와 같은 임의의 적합한 타입의 감지기가 댐퍼(74)와 함께 이용될 수 있다. 댐퍼(76)는 댐퍼(74)와 유사한 구조를 가지며, 추가로 구체적으로 기술되지는 않는다. 또한, 변위 감지기(displacement detector)도 도시되지 않는다.
또한, 롤러(22)의 수직 변위를 조절하기 위한 방법은 맨드릴 또는 내측 롤러(12)의 수평 변위를 위해 이용된다. 사실상, 바(14, 15, 18, 19)는 랙이 각각 제공된다. 바(18)의 랙(125)은 전기 모터(162)와 감속 기어(163)를 포함한 기어드 모터(161)의 출력 샤프트(153) 상에 장착된 피니언(151)과 맞물린다. 피니언(151)의 회전축을 형성하는 샤프트(153)의 종방향 축은 도면부호(X153)로 도시된다. 기어드 모터(161)는 축(X153) 주위에서 케이지(3)의 메인 부분(31) 상에 관절연결된 리액션 암(171) 상에 장착된다.
도 8에는 바(14)의 랙(127)과 이러한 랙과 연결된 피니언(154)이 도시된다. 피니언(154)은 기어드 모터(166)에 의해 구동되고, 이의 출력 샤프트는 도면부호(156)로 도시된다. 샤프트(156)의 종방향 축(X156)은 피니언(154)의 회전축을 형성한다. 기어드 모터(166)는 부분(31)에 대해 수직인 축(X156) 주위에서 관절연결된 리액션 암(172) 상에 장착된다. 리액션 암(171, 172)은 각각 댐퍼(174, 176)와 연결된다.
또한, 바(15, 19)는 피니언(154', 151')과 각각 맞물리는 랙(127', 125')이 제공된다. 이러한 피니언은 리액션 암(171', 172')에 의해 지지된 기어드 모터(161' 또는 166')에 의해 각각 구동되며, 상기 리액션 암은 피니언(151', 154')의 회전축을 형성하는 기어드 모터의 출력 샤프트(153' 또는 156')의 종방향 축(X153', X156') 주위에서 케이지(3)의 메인 부분(31) 상에 관절연결된다.
2개의 댐퍼(174', 176')는 축(X153', X156') 주위에서 암(171', 172')의 피벗회전 운동을 각각 감쇠시킬 수 있다. 유닛(200)은 기어드 모터(161, 161', 166, 166')의 작동을 조정하고, 이에 따라 서브-조립체(13 내지 19)에 의해 형성된 캐리지가 효과적인 수평 병진운동을 수행할 수 있다.
기어드 모터(161, 161', 166, 166')는 롤러(10)를 향하는 하중, 즉 캐리지(4)와 마주보고 인장 하중(T1, T2)의 합계와 동일한 하중을 요소(13 내지 19)로 구성된 캐리지의 바(14, 15, 18, 19)에 가할 수 있다.
이러한 인장 하중은 성형력(F1, F2)이 가공물(100)의 면(101, 102) 상에 가해질 수 있도록 축(X2)에 대해 평행하게 수행되는 병진운동에 의해 맨드릴(12)이 롤러(10)에 접근된다. 이러한 표면들 중 한 표면상에 요철이 형성되는 경우, 특히 블랭크가 비교적 불규칙적일 때 압연 공정을 개시하는 경우, 맨드릴(12), 칼럼(13) 및 플레이트(16)는 가공물(100)의 중심 축(Z100)의 방향으로 일시적으로 후방으로 밀려질 수 있다. 이는 부분(31) 상에서의 개별적인 관절 축 주위에서 하나 또는 이보다 많은 리액션 암(171, 171', 172, 172')의 피벗회전 운동으로 인해 가능하다. 이러한 관절 운동은 댐퍼(174, 174',176. 176')에 의해 감쇠된다.
롤러(22)를 조절하는 경우, 리액션 암(171, 171', 172, 172')의 피벗회전 운동에 따라 피니언(151, 151' 154, 154')의 구동 샤프트(153, 153', 156, 156') 상에 가해지는 상반된 토크가 흡수될 수 있다.
또한, 압연기(1)는 압연 가공 중 가공물(100)의 표면(101)과 인접하도록 설계된 롤러(220 또는 222)가 각각 제공된 센터링 암(centering arm, 200, 202)이 제공된다. 요소(200, 220)는 도면의 간략함을 위해 도 2에 도시되지 않는다.
센터링 암(200)은 전기 작동식 기어드 모터(261)에 의해 압연 가공 중 가공물(100)의 중심 축(Z100)을 향하여 이동되고, 이의 출력 샤프트(253)는 암(200) 상에 고정된 또 다른 피니언(281)과 맞물리는 피니언(251)이 제공된다. 유사하게, 기어드 모터(266)는 암(202) 상에 고정된 제 2 피니언(284)과 맞물리는 피니언(254)이 제공된 출력 샤프트(256)를 가진다.
각각의 기어드 모터(261 또는 266)는 이러한 기어드 모터에 대응되는 출력 샤프트(253 또는 256)의 종방향 축(X253 또는 X256) 주위에서 부분(31) 상에 관절연결된 리액션 암의 형태인 지지부(271 또는 272) 상에 장착된다. 롤러(22)의 수직 위치를 조절하기 위한 상기 언급된 댐퍼와 유사한 댐퍼(274, 276)는 이의 각각의 관절 축 주위에서 리액션 암(271, 272)의 피벗회전 운동을 감쇠시키는데 이용된다. 이러한 피벗회전 운동은 표면(101)의 요철로 인해 야기될 수 있으며, 기어드 모터(261, 266)와 피니언(251, 281, 254, 284)에 손상을 입히지 않고 흡수된다.
바람직하게, 공급, 제조 및 보수의 관점에서, 다양한 리액션 암의 피벗회전 운동으로 인한 에너지를 흡수하기 위해 이용되는 댐퍼(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)는 동일하다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니다.
리액션 암(171, 171', 172, 172', 271, 272)의 피벗회전 운동은 리액션 암(71, 72)의 피벗회전 운동에 관해 기술된 바와 같이 감지될 수 있다. 감지기(91)에 관해 기술된 바와 같이, 암(171, 171', 172, 172', 271, 272)의 피벗회전 운동의 감지는 표면 요철의 신호를 유닛(200)으로 전송함으로써 이용될 수 있고, 그 뒤 이러한 유닛은 압연기(1)의 동작을 조종할 수 있다.
실질적으로, 감지기(91)와 같은 타입의 감지기는 각각의 암(171, 171', 172, 172', 271, 272)과 연결된다.
리액션 암들 중 한 리액션 암의 피벗회전 운동이 감지기들 중 한 감지기에 의해 감지되어질 때, 이러한 리액션 암이 정상 위치로 복귀될 때까지 롤러(10, 12, 20, 22)의 회전 속도는 감소되며, 또한 이는 당해 감지기에 의해 감지된다.
게다가, 유닛(200)은 기어드 모터를 제어할 수 있고, 이러한 기어드 모터는 통합 방식으로 하나 그리고 동일한 롤러를 구동시키기 위해 협력한다. 예를 들어, 댐퍼(74)와 연결된 감지기(91)가 축(X53) 주위에서 암(71)의 피벗회전 운동을 감지할 때, 유닛(200)은 신호(S1)가 전송된다.
이러한 신호로 인해, 유닛(200)은 기어드 모터(66)를 제어하여 기어드 모터는 피니언(54, 55)과 랙(26, 28)에서 축(X53) 주위에서 수행되는 각방향 이동(angular shift)을 상쇄시키도록 샤프트(56)를 구동시킨다. 이에 따라, 다양한 피니언/랙 조립체에 의해 캐리지 상에 가해지는 수직 하중들의 균형이 보장될 수 있다.
이와 동일한 방식으로, 댐퍼(174, 174', 176, 176')들 중 한 댐퍼와 연결된 감지기들 중 한 감지기가 암(171, 171', 172 또는 172')들 중 한 암의 피벗회전 운동을 감지한다면, 유닛(200)은 리액션 암에 의해 지지되는 기어드 모터 이외의 기어드 모터를 제어할 수 있고, 이러한 피벗회전 운동은 칼럼(13) 또는 플레이트(16)의 작동 시 임의의 불균형 상태를 상쇄시키기 위해 감지되어 진다. 따라서, 맨들리(12)과 받침대(17)는 항시 정확히 정렬될 수 있고, 캐리지(13 내지 19)는 변형을 야기할 수 있는 하중에 노출되지 않는다.
가공되는 가공물의 요철들이 관절연결식 리액션 암과 해당 감지기로 인해 신속히 감지되기 때문에 기어드 모터의 작동이 조정될 수 있다.
전술한 기술내용으로부터, 롤러(12 또는 22)의 병진 운동 시 수평 또는 수직 변위를 위한 각각의 캐리지(13 내지 19 또는 24)는 4개의 랙(25 내지 28, 125, 127) 또는 피니언( 51, 52, 54, 55, 151) 또는 이의 균등물과 각각 협력하는 균등물이 제공된다. 이에 따라 캐리지에 가해지는 하중들이 분배될 수 있다.
본 발명은 성형 롤러(12, 22)의 위치를 조절하기 위해 이용되는 상황을 도시한다. 이는 이러한 성형 롤러들 중 단지 하나만을 단독으로 조절하는데 이용될 수 있다. 유사하게, 센터링 암(200, 202)을 조절하기 위한 용도는 선택사항이다.
케이지(4)는 축(X2)에 대해 평행한 메인 프레임(2) 위로 연장되는 랙(462)과 맞물린 피니언(451)을 구동시키는 기어드 모터(461)가 제공된다. 따라서, 축(X2)을 따라 축방향 케이지(4)의 위치를 조절할 수 있다.
기어드 모터(461)는 기어드 모터(461)의 출력 축에 대해 평행한 축 주위에서 케이지(41) 상에 관절연결된 리액션 암(471)에 의해 지지된다.
본 발명은 피스톤 댐퍼 및 접시형 와셔의 스택으로 구성된 댐핑 수단에 관하여 기술된다. 그 외의 다른 타입의 댐퍼, 특히 나선형 압축 스프링을 가진 댐퍼, 가스 댐퍼 또는 탄성중합체 블록 댐퍼와 같은 댐퍼가 고찰될 수 있다.

Claims (23)

  1. 환형 가공물(100)을 성형하기 위한 원형 압연기(1)로서, 상기 압연기는 가공물(100)의 반경방향 내측 면(102)과 반경방향 외측 면(101)을 가공할 수 있는(F1+F2) 한 쌍의 내측 롤러(12)와 외측 롤러(10)를 포함하고, 가공물의 전방 면(103, 104)을 가공할 수 있는(F3+F4) 한 쌍의 원뿔형 상측 롤러(22)와 하측 롤러(20)를 포함하며, 뿐만 아니라 압연기의 프레임(2, 31, 41)에 대해 적어도 몇몇의 상기 롤러들을 이동시키기 위한 수단(61, 66, 161, 161', 166, 166')을 포함하는 원형 압연기에 있어서,
    하나 이상의 롤러(12, 22)를 이동시키기 위한 수단은 롤러의 운동을 위해 부재(24, 13 내지 19)에 고정된 하나 이상의 랙(25 내지 28, 125, 125', 127, 127')과 하나 이상의 피니언(51, 52, 54, 55, 151, 151', 154, 154')을 포함하고, 피니언은 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172') 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')의 출력 샤프트(53, 56, 153, 153', 156, 156')에 의해 회전되고, 상기 지지부는 피니언의 회전축(X53, X56, X153, X153', X156, X156') 주위에서 프레임에 대해 관절연결되며, 관절 축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동(F6)을 감쇠시키기 위한 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176')이 제공되는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상측 원뿔형 롤러(22)는 수직 방향(Z100)으로 이동가능한(F3) 캐리지(24) 상에 장착되고, 상기 캐리지(24) 상에 랙(25-28)이 고정되며, 피니언/랙 조립체(51, 52, 54, 55/ 25 내지 28)는 하측 원뿔형 롤러(20)를 향하는 수직 하중(F10)을 캐리지 상에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  3. 제 2 항에 있어서, 내측 롤러(12)는 수평 방향(X2)으로 이동가능한 캐리지(13 내지 19) 상에 장착되고, 상기 캐리지 상에 랙(125, 125', 127, 127')이 고정되고, 피니언/랙 조립체(151/125, 151'/125', 154/127, 154'/127')는 외측 원통형 롤러(10)를 향하는 수평 하중(T1+T2)을 캐리지 상에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  4. 제 2 항에 있어서, 캐리지(13-10, 24)는 피니언(51, 52, 54, 55, 151, 151', 154, 154')과 각각 맞물린 2개 이상의 랙(25-28, 125, 125', 127, 127')이 제공되고, 각각의 피니언은 전기 작동식 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')의 출력 샤프트(53, 56, 153, 153', 156, 156')에 의해 회전되며, 상기 전기 작동식 기어드 모터는 피니언의 회전축(X53, X56, X153, X153', X156, X156') 주위에서 프레임 상에 관절연결된 독립적인 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172') 상에 장착되며, 각각의 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위한 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176')이 제공되는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  5. 제 3 항에 있어서, 가공물(100)의 반경방향 외측 표면(101)을 트래킹하고 센터링하기 위한 하나 이상의 롤러(220, 222)를 포함하고, 각각의 센터링 롤러는 제 2 피니언(251, 254)과 맞물린 제 1 피니언(281, 284)과 일체구성된 이동식 암(200, 202) 상에 장착되며, 제 2 피니언은 지지부(271, 272) 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터(261, 266)의 출력 샤프트(253, 256)에 의해 구동되고, 상기 지지부는 제 2 피니언(251, 254)의 회전축(X253, X256) 주위에서 프레임(2, 31)에 대해 관절연결되며, 댐핑 수단(274, 276)은 관절 축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위해 프레임(31)과 지지부(271, 272) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  6. 제 3 항에 있어서, 프레임(2, 31, 41)에 대한 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272, 471)의 피벗회전 운동을 감지하기 위한 수단(91, 92)을 포함하고, 이러한 수단은 피벗회전 운동을 나타내는 신호(S1)를 압연기(1)의 전자 제어 유닛(200)으로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  7. 제 6 항에 있어서, 전자 유닛(200)은 하나 이상의 롤러(12, 22)의 이동을 위한 수단의 조절된 작동을 보장하기 위해 감지 수단(91, 93)으로부터 수신된 신호(S1)에 따라 2개의 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 프레임(2, 31, 41)에 대한 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272, 471)의 피벗회전 운동을 감지하기 위한 수단(91, 92)을 포함하고, 이러한 수단은 피벗회전 운동을 나타내는 신호(S1)를 압연기(1)의 전자 제어 유닛(200)으로 전송할 수 있고, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하며, 감지 수단(91, 92)은 몸체(83)에 대한 로드(81)의 변위를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  10. 제 9 항에 있어서, 탄성변형가능한 요소는 접시형 와셔(85)의 스택인 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  11. 제 3 항에 있어서, 캐리지(13-10, 24)는 피니언(51, 52, 54, 55, 151, 151', 154, 154')과 각각 맞물린 2개 이상의 랙(25-28, 125, 125', 127, 127')이 제공되고, 각각의 피니언은 전기 작동식 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')의 출력 샤프트(53, 56, 153, 153', 156, 156')에 의해 회전되며, 상기 전기 작동식 기어드 모터는 피니언의 회전축(X53, X56, X153, X153', X156, X156') 주위에서 프레임 상에 관절연결된 독립적인 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172') 상에 장착되며, 각각의 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위한 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176')이 제공되는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  12. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 11 항에 있어서, 가공물(100)의 반경방향 외측 표면(101)을 트래킹하고 센터링하기 위한 하나 이상의 롤러(220, 222)를 포함하고, 각각의 센터링 롤러는 제 2 피니언(251, 254)과 맞물린 제 1 피니언(281, 284)과 일체구성된 이동식 암(200, 202) 상에 장착되며, 제 2 피니언은 지지부(271, 272) 상에 장착된 전기 작동식 기어드 모터(261, 266)의 출력 샤프트(253, 256)에 의해 구동되고, 상기 지지부는 제 2 피니언(251, 254)의 회전축(X253, X256) 주위에서 프레임(2, 31)에 대해 관절연결되며, 댐핑 수단(274, 276)은 관절 축 주위에서 지지부의 피벗회전 운동을 감쇠시키기 위해 프레임(31)과 지지부(271, 272) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 11 항에 있어서, 프레임(2, 31, 41)에 대한 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272, 471)의 피벗회전 운동을 감지하기 위한 수단(91, 92)을 포함하고, 이러한 수단은 피벗회전 운동을 나타내는 신호(S1)를 압연기(1)의 전자 제어 유닛(200)으로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  14. 제 12 항에 있어서, 프레임(2, 31, 41)에 대한 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272, 471)의 피벗회전 운동을 감지하기 위한 수단(91, 92)을 포함하고, 이러한 수단은 피벗회전 운동을 나타내는 신호(S1)를 압연기(1)의 전자 제어 유닛(200)으로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  15. 제 13 항에 있어서, 전자 유닛(200)은 하나 이상의 롤러(12, 22)의 이동을 위한 수단의 조절된 작동을 보장하기 위해 감지 수단(91, 93)으로부터 수신된 신호(S1)에 따라 2개의 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  16. 제 11 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  17. 제 15 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  18. 제 12 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  19. 제 13 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  20. 제 8 항에 있어서, 탄성변형가능한 요소는 접시형 와셔(85)의 스택인 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  21. 제 14 항에 있어서, 전자 유닛(200)은 하나 이상의 롤러(12, 22)의 이동을 위한 수단의 조절된 작동을 보장하기 위해 감지 수단(91, 93)으로부터 수신된 신호(S1)에 따라 2개의 기어드 모터(61, 66, 161, 161', 166, 166')를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  22. 제 21 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
  23. 제 14 항에 있어서, 댐핑 수단(74, 76, 174, 174', 176, 176', 274, 276)은 프레임(2, 31, 41)과 일체 구성된 몸체(83) 내에서 이동식 피스톤(82)과 일체 구성되며 지지부(71, 72, 171, 171', 172, 172', 271, 272)에 링크고정된 로드(81)를 포함하고, 이에 따라 가변-체적 챔버(84)가 형성되며, 상기 챔버는 압축에 의해 탄성변형가능한 요소(85)를 수용하는 것을 특징으로 하는 원형 압연기.
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