KR102027618B1 - 유전에 사용되는 다이 홀더 장치 및 이를 활용하는 방법 - Google Patents
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Abstract
유전에 사용되는 다이 홀더 장치 및 다이 홀더 장치를 조작하는 방법이 제공된다. 다이 홀더(34)는 축방향 중심선(40)을 갖고 클램프 다이(24)를 수용하도록 되어 있다. 다이 홀더(34)는 클램프 아암(12. 16) 또는 슬라이드 블록(20)에 구비된다. 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)에 대하여 직접적으로 또는 간접적으로 지지되는 적어도, 완전하거나 부분적인 제1 원추면(48) 또는 완전하거나 부분적인 제2 원추면(54)에 의해 다이 홀더(34)의 축방향 이동이 제한된다.
Description
다이 홀더 장치가 제공된다. 보다 구체적으로, 축방향 중심선을 갖는 다이 홀더가 클램프 다이를 수용하도록 되어 있고, 이 다이 홀더가 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 구비되어 있는 유전에 사용되는 다이 홀더 장치가 제공된다. 또한, 본 발명은 다이 홀더 장치를 활용하는 방법을 포함한다.
다이와 클램프 아암 또는 슬라이드 블록 고정구(fixture) 사이의 계면의 영역은 일반적으로 상당한 하중 및 멀티 하중 사이클을 받는 영역이다. 산업 표준의 다이는 도브테일 단면을 갖는 경우가 있다. 도브테일 코너는 일반적으로 재료의 응력 및 피로가 특히 문제가 되는 영역이다.
통상적으로, 클램프 아암 및 슬라이드 블록은, 고강도 재료로 주조되거나, 단조되거나, 기계 가공된 상당한 하중을 받는 부품이다. 따라서 클램프 아암 및 슬라이드 블록의 제조 및 교체 비용이 비교적 높을 수 있다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점 중 적어도 하나를 극복하거나 저감시키는 것이다.
이러한 목적은, 이하의 설명 및 이하의 특허 청구범위에서 개시하는 바와 같은 특징부에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유전에 사용되는 다이 홀더 장치가 제공된다. 다이 홀더는 축방향 중심선을 갖고 클램프 다이를 수용하도록 되어 있다. 다이 홀더는 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 구비된다. 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 대하여 직접적으로 또는 간접적으로 지지되는 적어도 제1 원추면 또는 제2 원추면에 의해 다이 홀더의 축방향 이동이 제한된다.
다이 홀더의 축방향 이동을 규제하기 위하여 적어도 하나의 원추면을 활용함으로써, 명세서의 특정 부분에서 상세하게 설명하는 비교적 간단한 수단을 이용하여 다이 홀더와 클램프 아암 또는 슬라이드 블록 사이의 반경 방향의 억지 끼워 맞춤(none clearance fit)을 도모할 수 있다.
클램프 아암 또는 슬라이드 블록이 제1 원추면 및 제2 원추면에 대하여 상보적인 형상의 원추면을 갖는 것이 중요하다.
제1 및 제2 원추면은, 다이 홀더와 클램프 아암 또는 슬라이드 블록 사이의 최선의 가능한 접속을 위하여 서로 대향할 수도 있다.
제1 원추면은 다이 홀더의 제1 단부 부분에 위치 결정될 수도 있고, 제2 원추면은 다이 홀더의 제2 단부 부분에 위치 결정될 수도 있다.
다이 홀더와 클램프 아암 또는 슬라이드 블록 사이의 접속 안정성을 최고로 하기 위하여, 2개의 원추면이 가능한 한 멀리 떨어져 있는 것이 유리하다.
제2 원추면은 다이 홀더에 연결되는 클램프 요소 상에 위치 결정될 수도 있다. 이에 따라, 클램프 요소는, 다이 홀더의 만족스러운 예비 장력을 얻기 위하여 다이 홀더에 대하여 축방향으로 조여질 수도 있다.
클램프 요소는, 다이 홀더에 나사 결합된 너트의 형태를 가질 수도 있다.
적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더의 축방향 중심선은, 다이 홀더의 액추에이터와 다이 홀더 사이에서 뻗어 있는 스트럿의 축방향 중심선과 동일한 방향을 가질 수도 있다. 스트럿은, 스트럿을 다이 홀더에 대하여 기울어질 수 있게 하는 다이 홀더에 대한 접속부를 갖는다.
이 위치에서는, 액추에이터로부터의 전체 클램핑력이 다이에 전달되며, 액추에이터로부터의 무시할만한 힘만이 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 전달된다. 슬라이드 블록과 관련해서는, 이러한 상황이 항상 존재할 수 있는 반면에, 클램프 아암의 힌지 작용에 의해, 다이 홀더의 중심선이 클램프 아암의 동작 범위에 걸쳐 스트럿의 중심선에 대하여 어느 정도 벗어나 요동한다.
클램핑력은 클램프 아암 또는 슬라이드 블록 재료를 통과하지 않고, 그 결과 응력이 저감된다. 이에 따라, 다이 홀더를 유지하는 클램프 아암 또는 슬라이드 블록은, 액추에이터로부터 다이에 전달되는 힘으로부터 실질적으로 격리되어 있다.
적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더의 축방향 중심선은, 다이 홀더의 액추에이터와 다이 홀더 사이에서 스트럿의 축방향 중심선과 일치할 수도 있다. 이러한 상황은, 슬라이드 블록 내의 다이 홀더에 대하여 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 유전에 사용되는 다이 홀더 장치를 활용하는 방법이 제공된다. 다이 홀더는 축방향 중심선을 갖고 클램프 다이를 수용하도록 되어 있다. 다이 홀더는 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 구비되어 있다. 이 방법은, 적어도 제1 원추면 또는 제2 원추면이 클램프 아암 또는 슬라이드 블록에 대하여 직접적으로 또는 간접적으로 지지되게 함으로써 다이 홀더의 축방향 이동을 제한하는 것을 포함한다.
이 방법은, 제1 원추면 및 제2 원추면을 서로 대향하게 하는 것을 더 포함할 수도 있다.
이 방법은, 제2 원추면을, 다이 홀더에 연결된 클램프 요소 상에 위치 결정시키는 것을 더 포함할 수도 있다.
이 방법은, 클램프 요소를 다이 홀더 상에 나사 결합시키는 것을 더 포함할 수도 있다.
이 방법은, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더의 축방향 중심선이 다이 홀더의 액추에이터와 다이 홀더 사이에서 스트럿의 축방향 중심선과 동일한 방향을 갖게 하는 것을 더 포함할 수도 있다.
이 방법은, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더의 축방향 중심선이 다이 홀더의 액추에이터와 다이 홀더 사이에서 스트럿의 축방향 중심선과 일치하도록 하는 것을 더 포함할 수도 있다.
개별적인 다이 홀더에 의해, 완전한 클램프 아암 또는 슬라이드 블록의 교체 비용 없이 하중을 많이 받는 부품을 교체할 수 있다. 또한, 다이용의 고정부가 교환 가능한 다이 홀더 내에 있으므로 다이 유형을 신속하게 교환할 수 있다.
이하에서는, 바람직한 장치 및 방법의 예를, 첨부 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다이 홀더를 구비하는 파워통(power tong)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 I-I를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 확대 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 다이 홀더를 구비하는 파워통(power tong)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 I-I를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 확대 단면도이다.
도면에 있어서, 도면 부호 1은 파이프(2)를 파지하는 파워통을 나타낸다. 도 1 및 도 2에 있어서, 파워통(1)은, 당업자에게 잘 알려져 있는 필요 고정구, 전원 및 제어선 없이 도시되어 있다.
파워통(1)은, 상측 부분(6)과 하측 부분(8)으로 이루어진 본체(4)를 구비한다. 상측 부분(6) 및 하측 부분(8)은 측방 부분(10)에 의해 간격을 두고 접합되어 있다. 여기서, 상하는 파워통(1)의 조작 위치를 지칭한다.
파워통(1)은, 제1 피벗 핀(14)에서 힌지되어 있는 제1 클램프 아암(12)과, 제2 피벗 핀(18)을 중심으로 힌지되어 있는 제2 클램프 아암(16) 및 본체(4) 내의 슬라이드(22)에서 이동 가능한 슬라이드 블록(20)을 구비한다. 양 피벗 핀(14, 18)은 본체(4) 내에 고정되어 있다.
제1 및 제2 클램프 아암(12, 16)과 슬라이드 블록(20)은 각각, 파이프(2)를 파지하도록 설계된 다이(24)를 지지한다.
일 실시예에 있어서, 제1 클램프 아암(12)은, "도그-본(dog bone)" 형상의 스트럿(28)을 매개로 제1 클램프 액추에이터(26)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 제2 클램프 아암(16) 및 슬라이드 블록(20)은 각각 제2 클램프 액추에이터(30) 및 제3 클램프 액추에이터(32)에 연결되어 있다.
클램프 액추에이터(26, 30, 32)는, 각각의 제1 클램프 아암(12), 제2 클램프 아암(16) 및 슬라이드 블록(20)을, 후퇴된 아이들 위치로부터 신장된 활성 위치에 이르는 각각의 동작 범위 내에서 이동시키도록 설계된다. 활성 위치에서는, 다이(24)는 파워통(1)의 설계 범위 내의 사이즈의 파이프(2)를 파지할 수 있다. 도 2에 있어서, 파워통(1)은 작동 위치로 있다.
각각의 다이(24)는 다이 홀더(34)에 고정되어 있다. 제1 클램프 아암(12) 내에 위치 결정된 다이 홀더(34)의 단면이 도 3에 도시되어 있다. 바람직하게는, 제2 클램프 아암(16)의 다이 홀더(34) 및 슬라이드 블록(20)은 다이 홀더(34)와 동일한 설계로 이루어질 수 도 있다.
다이 홀더(34)는, 제1 클램프 아암(12)의 관통 보어(38) 내에서 연장되는 원통형 호스(36; cylindrical hosing)를 구비한다. 다이(24)가 도브테일 접속부(46)를 매개로 연결되어 있는 다이 홀더(34)의 제1 단부 부분(44)에서, 다이 홀더(34)는 제1 단부 부분(44)으로부터 멀어지는 제1 외측 원추면(48)을 갖는다. 제1 원추면(48)은 제1 아암 원추면(50)에 대하여 지지되어 있다.
다이 홀더(34)의 제2 단부 부분(52)에서, 제2 단부 부분(52)으로부터 멀어지는 제2 외측 원추면(54)은 제2 아암 원추면(56)에 대하여 지지되어 있다. 제2 원추면(54)은, 나사부(60)를 매개로 다이 홀더(34)에 고정된 너트(58)의 일부이다. 제1 및 제2 원추면(50, 54)의 방향은, 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)과 스트럿(28)의 축방향 중심선(42) 사이를 가능한 한 직선으로 하도록 선택된다.
제1 및 제2 원추면(50, 54)은, 완전한 원추면의 형태일 수도 있고 부분적인 원추면의 형태일 수도 있다.
스트럿(28)은 구형의 단부 부분(62)을 갖는다. 단부 부분(62)은, 다이 홀더(34)의 보어(64) 내에서 메인 베어링(66)과 리턴 베어링(68) 사이에 위치 결정된다. 리턴 스프링(68)은 지지 링(70)과 로크 링(72)에 의해 적소에 유지되어 있다.
너트(58)를 조여 다이 홀더(34)에 소정의 예비 장력을 부여함으로써, 상보적인 원추면(48, 50 및 54, 56)을 접촉 상태로 유지하고, 너트(58)의 풀림을 방지한다. 다이(24)로부터 유래하고 상기 원추면(48, 50, 54, 56)에 작용하는 접선방향 힘은, 다이 홀더(34)와 각각의 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20) 사이에서 어떠한 이동도 발생시키지 않으면서, 다이 홀더(34) 및 제1 및 제2 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20) 사이를 압축시킨다. 이러한 특징에 의해, 접촉이 정적 하중 상태로 유지되고, 각각의 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)에서의 응력 집중을 저감시킨다.
클램프 액추에이터(26, 30 또는 32)로부터의 힘은 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)을 각각 통과하지 않는다. 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)은, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 스트럿(28)의 축방향 중심선(42)과 평행하다.
Claims (15)
- 유전에 사용되는 다이 홀더 장치로서,
- 축방향 중심선(40)을 갖고 클램프 다이(24)를 수용하도록 되어 있는 다이 홀더(34); 및
- 상기 다이 홀더(34)가 마련되어 있는 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)
을 포함하고,
다이 홀더(34)에는, 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)의 원추면(50, 56)에 상보적으로 끼워지는 적어도 하나의 원추면(48, 54)이 형성되어 있고, 상보적으로 끼워지는 원추면(48, 50, 54, 56)은 다이 홀더(34)의 축방향 이동을 제한하도록 되어 있는 것인 다이 홀더 장치. - 제1항에 있어서, 다이 홀더에는 제1 원추면(48) 및 제2 원추면(54)이 형성되어 있고, 제1 및 제2 원추면(48, 54)은, 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20) 각각의 제1 원추면(50) 및 제2 원추면(56)에 상보적으로 끼워지는 것인 다이 홀더 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 원추면(48) 및 제2 원추면(54)은 서로 대향하는 것인 다이 홀더 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 원추면(48)은 다이 홀더(34)의 제1 단부 부분(44)에 위치 결정되는 것인 다이 홀더 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 원추면(54)은 다이 홀더(34)의 제2 단부 부분(52)에 위치 결정되는 것인 다이 홀더 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 원추면(54)은, 다이 홀더(34)에 연결되는 클램프 요소 상에 위치 결정되는 것인 다이 홀더 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 클램프 요소는 너트(58)인 것인 다이 홀더 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)은, 다이 홀더(34)의 액추에이터(26, 30, 32)와 다이 홀더(34) 사이에서 뻗어 있는 스트럿(28)의 축방향 중심선(42)과 동일한 방향을 갖는 것인 다이 홀더 장치.
- 제8항에 있어서, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)은, 다이 홀더(34)의 액추에이터(26, 30, 32)와 다이 홀더(34) 사이에서 스트럿(28)의 축방향 중심선(42)과 일치하는 것인 다이 홀더 장치.
- 제1항에 기재된 다이 홀더 장치를 활용하는 방법으로서,
- 다이 홀더(34)의 적어도 하나의 원추면(48, 54)이, 클램프 아암(12, 16) 또는 슬라이드 블록(20)의 상보적으로 끼워지는 원추면(50, 56)에 대하여 지지되게 함으로써 다이 홀더(34)의 축방향 이동을 제한하는 것을 포함하는 활용 방법. - 제10항에 있어서, 상기 다이 홀더(34)의 제1 원추면(48)과 상기 다이 홀더(34)의 제2 원추면(54)을 서로 대향하게 하는 것을 더 포함하는 활용 방법.
- 제11항에 있어서, 제2 원추면(54)을 다이 홀더(34)에 연결된 클램프 요소 상에서 위치 결정시키는 것을 더 포함하는 활용 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 클램프 요소를 상기 다이 홀더(34)에 나사 결합시키는 것을 더 포함하는 활용 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)을, 다이 홀더(34)의 액추에이터(26, 30, 32)와 다이 홀더(34) 사이에서 스트럿(28)의 축방향 중심선(42)과 동일한 방향을 갖도록 하는 것을 더 포함하는 활용 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도, 하나의 동작 범위 위치에서, 다이 홀더(34)의 축방향 중심선(40)을, 다이 홀더(34)의 액추에이터(26, 30, 32)와 다이 홀더(34) 사이에서 스트럿(28)의 축방향 중심선(42)과 일치시키는 것을 더 포함하는 활용 방법.
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