KR102158950B1 - 캠식 홈가공기 - Google Patents

Abstract

파이프 요소 냉간 가공용 장치는 둘 이상의 캠들을 가지고, 각각은 모든 캠들을 돌리기 위하여 피니언과 교합하는 기어를 가진다. 각각의 캠은 반경 증가 영역이 있는 캠 표면을 가지고 캠 몸체 주위로 연장되는 일정 반경 영역을 가질 수 있다. 각각의 캠은 또한 캠 몸체 주위로 연장되는 견인 표면을 가진다. 각각의 캠 표면에 있는 불연속부는 각각의 캠의 견인 표면에 있는 갭과 정렬된다. 불연속부 및 갭은 캠들 사이에서 파이프 요소를 삽입하고 제거하기 위한 간극을 제공하여 캠들이 회전될 때 원주방향 홈이 형성된다.

Description

캠식 홈가공기{CAM GROOVING MACHINE}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본원은 2015.11.30자 출원된 미국임시출원번호 62,260,922; 2016.7.7자 출원된 미국임시출원번호 62/359,395; 2016.7.19자 출원된 미국임시출원번호 62/363,892; 및 2016.9.16자 출원된 미국임시출원번호 62/395,747에 기초하여 우선권 이익을 주장하고, 이들 모두는 본원에 참고문헌으로 통합된다.

본 발명은 위한 캠을 이용한 파이프 요소 냉간 가공용 기계에 관한 것이다.

파이프 요소의 냉간 가공, 예를들면, 기계적 파이프 커플링을 수용하기 위한 원주방향 홈을 파이프 요소에 압입 작업은, 바람직하게 롤식 홈가공기를 이용하여 달성되며, 이는 파이프 요소의 내측 표면과 체결되는 내부 롤러 및 동시에 파이프 요소의 외측 표면과 체결되는 내부 롤러 반대측의 외부 롤러를 가진다. 파이프가 길이방향 축 주위로, 때로 내부 롤러 구동에 의해 회전되면, 외부 롤러는 점차 내부 롤러로 이동된다. 롤러들은 파이프 요소가 회전될 때 원주에 압입되는 표면 프로파일을 가지므로, 원주방향 홈이 형성된다.

필요한 정밀도에 대하여 요구되는 공차로 파이프 요소를 냉간 가공할 때 이러한 기술이 직면하여 여러 문제점이 있다. 대부분의 압축 성형은 원하는 공차 범위 내에서 (파이프 요소 보어 중심에서 홈 바닥까지 측정되는) 원하는 반경의 홈 제작과 관련하여 난해하다. 이를 감안하여 복잡한 선행기술 장치, 예를들면, 롤러들을 파이프 요소와 체결시키는 작동기 및 원하는 홈 반경을 달성하기 위하여 롤러 이동을 조정할 수 있는 작업자의 능력이 요청되는 장치가 나오게 되었다. 더욱이, 선행기술 롤식 홈가공기는 때로 마감 원주방향 홈을 얻기 위하여 많은 파이프 요소가 회전될 필요가 있어 생산율이 낮다. 예를들면, 캠을 이용하는, 작업자 관여가 덜하면서 간단히 결과를 제공할 수 있는 파이프 요소 냉간 가공 장치에 필요성은 명백하다.

본 발명은 파이프 요소 냉간 가공용 캠에 관한 것이다. 하나의 예시적 실시태양에서 캠은 회전축을 가지는 캠 몸체를 포함한다. 캠 표면은 캠 몸체 주위로 연장된다. 캠 표면은 반경 증가 영역 및 캠 표면 불연속부를 포함한다. 캠 표면은 또한 불연속부에 인접하는 일정 반경 영역을 포함한다. 반경은 회전축 주위로 이로부터 측정된다. 견인 표면은 캠 몸체 주위로 연장된다. 견인 표면은 회전축에 횡단 연장되는 다수의 돌출부를 포함한다. 견인 표면은 갭을 가진다. 갭은 캠 표면 불연속부와 축방향으로 정렬된다. 하나의 예시적 실시태양에서 견인 표면은 캠 표면 위에 놓인다. 또 다른 예시적 실시태양에서 견인 표면은 캠 표면과 이격되도록 캠 몸체에 위치한다. 예시로써 캠은 회전축과 동축으로 캠 몸체에 장착되는 기어를 더욱 포함한다. 하나의 예시적 실시태양에서 캠 표면은 기어 및 견인 표면 사이에 위치한다. 또한 예시로써 캠 표면은 견인 표면에 근위적으로 위치한다.

예시적 실시태양에서 견인 표면은 회전축 주위로 이로부터 측정되는 일정 반경을 가진다.

추가 예시적 실시태양에서 캠은 회전축을 가지는 캠 몸체를 포함한다. 다수의 캠 표면들이 캠 몸체 둘레로 연장된다. 각각의 캠 표면은 각자의 반경 증가 영역을 포함한다. 각각의 캠 표면은 또한 각자의 일정 반경 영역을 포함한다. 반경은 회전축으로부터 이의 주위로 측정된다. 모든 캠 표면은 서로 원주방향으로 정렬된다. 캠 표면의 각자의 불연속부는 각각의 캠 표면 사이에 위치한다.

예시적 실시태양에서 캠들은 캠 몸체 둘레에서 연장되는 다수의 견인 표면을 더욱 포함한다. 각각의 견인 표면은 회전축에 횡단 연장되는 다수의 돌출부를 포함한다. 견인 표면에서 각자의 갭이 각각의 견인 표면 사이에 위치한다. 각각의 갭은 각자의 캠 표면 불연속부과 축방향에서 정렬된다. 예시적 실시태양에서, 모든 견인 표면은 서로 원주방향으로 정렬된다. 특정 실시예에서, 견인 표면은 캠 표면 상에 놓인다. 또 다른 실시예에서, 견인 표면은 캠 표면과 이격 관계로 캠 몸체에 위치한다.

예시로써, 캠은 회전축과 동축으로 캠 몸체에 장착되는 기어를 더욱 포함한다. 특정 실시예에서 캠 표면은 기어 및 견인 표면 사이에 위치한다. 또 다른 실시예에서 캠 표면은 견인 표면에 근위적으로 위치한다. 특정 예시적 실시태양은 최대한 2개의 캠 표면 및 2개의 캠 표면 불연속부를 포함한다. 또 다른 예시적 실시태양은 최대한 2개의 캠 표면, 2개의 캠 표면 불연속부, 2개의 견인 표면 및 견인 표면 상에2개의 갭들을 포함한다.

본 발명은 또한 파이프 요소 냉간 가공용 장치를 포괄한다. 하나의 예시적 실시태양에서 장치는 하우징을 포함한다. 다수의 기어들은 하우징 내부에 장착된다. 각각의 기어는 다수의 회전축 중 각자 회전축 주위로 회전 가능하다. 회전축은 서로 평행하다. 기어들은 파이프 요소를 수용하는 중앙 공간 주위에 위치한다. 다수의 캠 몸체 중 각각은 각자의 기어에 장착된다. 다수의 캠 표면 중 각각은 각자의 캠 몸체 둘레로 연장되고 중앙 공간에 수용되는 파이프 요소와 체결 가능하다. 각각의 캠 표면은 반경 증가 영역 및 캠 표면 불연속부를 포함한다. 각각의 캠 표면은 불연속부에 인접하는 일정 반경 영역을 더욱 포함한다. 각각의 반경은 각자의 회전축 주위에서 이로부터 측정된다. 적어도 하나의 견인 표면은 캠 몸체 중 하나의 몸체 둘레에서 연장된다. 적어도 하나의 견인 표면은 하나의 캠 몸체의 회전축에 횡단 연장되는 다수의 돌출부를 포함한다. 적어도 하나의 견인 표면은 갭을 가진다. 갭은 하나의 캠 몸체를 둘러싸는 하나의 캠 표면의 불연속부와 축방향으로 정렬된다. 피니언은 하우징 내부의 중앙 공간 내에 장착된다. 피니언은 다수의 기어들과 교합하고 회전축과 평행하게 배향되는 피니언 축 주위로 회전 가능하다.

또 다른 예시적 실시태양은 다수의 견인 표면을 포함한다. 각각의 견인 표면은 각자의 캠 몸체 주위로 연장된다. 각각의 견인 표면은 각자의 회전축에 횡단 연장되는 다수의 돌출부를 포함한다. 각각의 견인 표면에는 갭이 존재한다. 각각의 갭은 각각의 캠 몸체 상의 하나의 캠 표면의 각자의 불연속부와 축방향으로 정렬된다.

예시적 실시태양에서 적어도 하나의 견인 표면은 하나의 캠 표면 상에 놓인다. 또 다른 예시적 실시태양에서 적어도 하나의 견인 표면은 하나의 캠 몸체 주위로 연장되는 캠 표면과 이격 관계로 하나의 캠 몸체 상에 위치한다. 예시로써 장치는 최대한, 3개의 기어들을 포함한다. 각각의 기어는 하나의 캠 몸체 및 캠 표면을 포함한다. 또 다른 예시적 실시태양은 최대한, 2개의 기어들을 포함한다. 각각의 기어는 하나의 캠 몸체 및 캠 표면을 포함한다.

예시적 실시태양에서, 하나의 캠 표면은 기어 및 하나의 캠 몸체의 적어도 하나의 견인 표면 사이에 위치한다. 추가 예시로써, 하나의 캠 표면은 하나의 캠 몸체의 적어도 하나의 견인 표면에 근위적으로 위치한다.

예시적 장치는 피니언에 부착되는 적어도 하나의 돌출부를 더욱 포함한다. 적어도 하나의 돌출부는 피니언 축에 횡단 연장된다. 적어도 하나의 절개부는 하우징에 형성된다. 적어도 하나의 절개부는 돌출부와 대향 관계로 위치한다. 피니언은 피니언 축을 따라, 돌출부가 절개부와 체결되어 피니언 회전을 방지하는 제1 위치, 및 돌출부가 절개부와의 체결에서 해제되어 피니언 회전이 가능하게 되는 제2 위치 사이에서 하우징에 대하여 이동될 수 있다. 예시적 실시태양에서 스프링은 피니언 및 하우징 사이에서 피니언을 제1 위치로 편향시킨다.

예시적 실시태양은 피니언에 접하는 컵을 더욱 포함한다. 컵은 파이프 요소가 중앙 공간에 삽입될 때 파이프 요소를 수용한다. 하나의 예시적 실시태양에서 컵은 피니언에 부착된다.

추가 예시로써, 제1 핑거는 제1 캠 몸체가 주위로 회전되는 제1 회전축과 평행하되 벗어나 제1 캠 몸체로부터 연장된다. 작동기는 하우징에 이동 가능하게 장착된다. 작동기는 제1 회전축 주위로 제1 캠 몸체를 회전시키기 위하여 제1 핑거와 체결되도록 이동된다. 예시적 실시태양에서 작동기는 하우징에 선회 가능하게 장착되는 레버를 포함한다. 레버는 제1 축 주위로 제1 캠 몸체를 회전시키기 위하여 제1 핑거와 체결 가능한 제1 표면을 가진다. 추가 실시예에서 레버는 제1 캠 몸체 회전시에 레버를 대기 위치로 선회하기 위하여 핑거와 체결 가능한 제2 표면을 가진다. 또 다른 실시예에서 제2 핑거는 제2 캠 몸체가 주위로 회전되는 제2 회전축과 평행하되 벗어나 제2 캠 몸체로부터 연장된다. 정지부는 하우징에 이동 가능하게 장착된다. 정지부는 제2 회전축 주위로 제2 캠 몸체의 회전을 방지하기 위하여 제2 핑거와 체결되도록 이동 가능하다. 작동기가 제1 핑거와 체결되도록 이동되면, 정지부 또한 제2 핑거와의 체결이 해제되도록 이동되어 제2 캠 몸체 회전이 가능하다.

하나의 예시적 실시태양에서 정지부는 하우징에 선회 가능하게 장착되는 후크를 포함한다. 후크는 이로부터 연장되는 박차를 가지고 작동기 이동 시에 제2 핑거와의 체결을 해제하도록 후크를 회전시키기 위하여 작동기와 체결될 수 있다.

예시적 장치는 파이프 요소를 수용하는 척을 더욱 포함한다. 척은 척 축 주위로 회전 가능하다. 척 축은 피니언 축과 동축으로 배열된다. 예시로써 하우징은 선회 가능하게 및 활주 가능하게 척에 인접하게 장착된다. 예시적 실시태양에서 장치는 피니언과 체결되는 전기 모터를 더욱 포함한다. 특정 예시적 실시태양에서 전기 모터는 서보모터를 포함한다. 장치는 서보모터와 통신할 수 있는 컨트롤러를 더욱 포함하여 서보모터 및 이에 따라 캠 몸체들의 회전수를 제어한다.

또 다른 예시적 실시태양은 전기 모터 및 피니언 사이에 작동되는 클러치를 포함하여 피니언 및 이에 따라 캠 몸체들의 회전수를 제어한다. 추가 예시적 실시태양은 피니언과 결합되는 크랭크를 포함한다. 크랭크로 인하여 피니언 및 이에 따라 기어들의 수동 회전이 가능하다. 특정 예시적 실시태양에서 크랭크는 피니언과 직접 결합된다.

본 발명은 또한 하우징을 포함하는 파이프 요소 냉간 가공용 예시적 장치를 포괄한다. 다수의 기어들이 하우징 내부에 장착된다. 각각의 기어는 다수의 회전축 중 각자의 하나 주위로 회전 가능하다. 회전축은 서로 평행하다. 기어들은 파이프 요소를 수용하는 중앙 공간 주위로 위치한다. 예시적 장치는 다수의 캠 몸체들을 가지되, 각각의 캠 몸체는 각자의 기어에 장착된다. 다수의 캠 표면은 각각의 캠 몸체 주위로 연장된다. 각각의 캠 표면은 중앙 공간 내에 수용되는 파이프 요소와 체결 가능하고 반경 증가 영역 및 일정 반경 영역을 포함한다. 반경은 하나의 회전축 주위에서 이로부터 측정된다. 각각의 캠 몸체 상의 모든 캠 표면은 원주방향으로 서로 정렬된다. 각자의 캠 표면 불연속부는 각각의 캠 몸체의 각각의 캠 표면 사이에 위치한다. 피니언은 하우징 내부의 중앙 공간 내에 장착된다. 피니언은 다수의 기어들과 교합되고 회전축과 평행하게 배향되는 피니언 축 주위로 회전 가능하다.

또 다른 예시적 실시태양은 각각의 캠 몸체 주위로 연장되는 다수의 견인 표면을 더욱 포함한다. 각각의 견인 표면은 하나의 회전축에 횡단 연장되는 다수의 돌출부를 포함한다. 견인 표면의 각자의 갭은 각각의 캠 몸체의 각각의 견인 표면 사이에 위치한다. 각각의 갭은 축방향으로 캠 표면 불연속부와 정렬된다. 예시로써 캠 표면은 기어 및 각각의 캠 몸체의 견인 표면 사이에 위치한다. 특정 예시적 실시태양에서 캠 표면은 각각의 캠 몸체의 견인 표면에 근위적으로 위치한다. 또 다른 예시적 실시태양에서, 각각의 캠 몸체는 최대한 2개의 캠 표면 및 2개의 불연속부를 포함한다. 추가 예시로써 각각의 캠 몸체는 최대한 2개의 캠 표면, 2개의 캠 표면 불연속부, 2개의 견인 표면 및 견인 표면에 있는2개의 갭들을 포함한다.

본 발명은 또한 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법을 포괄한다. 하나의 예시적 실시태양에서 방법은 다음을 포함한다:

파이프 요소의 다수의 위치에서 파이프 요소와 동시에 다수의 캠 표면이 접촉하는 단계;

파이프 요소를 회전하고, 이에 따라 동시에 캠 표면을 회전하되, 각각의 캠 표면은 증가 반경으로 파이프 요소와 체결되고 이에 따라 파이프 요소를 변형시켜 홈을 형성하는 단계.

본 방법의 예시적 실시태양은 하나의 캠 표면을 포함하는 적어도 하나의 캠에 장착되는 적어도 하나의 견인 표면과 파이프 요소의 접촉 단계를 더욱 포함한다. 또 다른 예시적 실시태양은 파이프 요소와 다수의 견인 표면의 접촉 단계를 포함한다. 본 실시예에서 하나의 견인 표면은 각자의 캠에 장착된다. 각각의 캠은 다수의 캠 표면 중 하나를 포함한다.

또 다른 예시적 실시태양은 서로 동기적 캠 표면 회전을 포함한다. 추가 예시적 실시태양은 하나의 캠 표면 회전 개시를 위한 작동기 사용을 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 장치의 예시적 실시태양의 사시도이다;
도 2는 도 1에 도시된 장치 일부에 대한 분해 사시도이다;
도 3은 도 1에 도시된 장치의 부품들에 대한 분해 사시도이다;
도 4는 도 1에 도시된 장치의 부품들에 대한 분해 사시도이다;
도 4A는 본 발명에 의한 예시적 캠의 단부도이다;
도 4B는 본 발명에 의한 예시적 캠의 측면도이다;
도 4C는 본 발명에 의한 예시적 캠의 사시도이다;
도 5는 도 1의 라인 5-5에서 취한 장치 (10)의 단면도이다;
도 6 내지 9 및 9A는 장치 (10)의 작동을 보이는 추가 단면도이다;
도 10-12는 파이프 요소가 잘못된 방향으로 회전될 때 장치 (10)의 안전 역방 모드를 보이는 단면도이다;
도 13은 본 발명에 의한 장치의 또 다른 예시적 실시태양의 부분도이다;
도 14는 본 발명에 의한 또 다른 예시적 캠의 단부도이다;
도 15 및 16은 본 발명에 의한 장치의 예시적 실시태양들의 사시도이고;
도 17은 본 발명에 의한 장치의 또 다른 예시적 실시태양의 사시도이다.

도 1은 파이프 요소 냉간 가공, 예를들면, 파이프 요소의 외면에 원주방향 홈을 형성하기 위한 예시적 장치 (10)를 도시한 것이다. 회전 동력 척 (12)에 선회 가능하게 장착되는 장치 (10)가 도시된다. 이러한 척은 공지된 것이고, 예시로는 Ridgid of Elyria, Ohio에서 판매되는 Ridgid 300 Power Drive이다.

도 2는 하우징 (14)을 포함하는 장치 (10)의 분해도이다. 하우징 (14)은 하우징 몸체 (16) 및 커버 (18)로 형성된다. 다수의 기어들, 본 실시예에서 3개의 기어들 (20, 22, 24)은 회전 가능하게 각자의 샤프트 (26, 28, 30)에 장착되고, 샤프트는 하우징 몸체 (16) 및 커버 (18)에 의해 지지되고 각자의 회전축 (32, 34, 36)을 정의한다. 축들 (32, 34, 36)은 서로 평행하게 배열된다. 실제 설계에 있어서 각각의 기어 (20, 22, 24)는 각자의 플랜지형 부싱 (38)을 가지고, 또한 트러스트 와셔 (40) 및 압축 스프링 (42)을 가질 수 있다. 압축 스프링들 (42)은 기어들 (20, 22, 24) 및 커버 (18) 사이에서 기어들을 커버로부터 편향시키는 역할을 한다.

기어들 (20, 22, 24)은 장치 (10)에 의해 냉간 가공되는 파이프 요소 (136)를 수용하는 중앙 공간 (44) 주위에 배치된다. 커버 (18)의 개구 (46)는 중앙 공간 (44)에 대한 접근을 제공하고 장치 (10) 내부로 파이프 요소 삽입을 가능하게 한다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 피니언 (48)은 중앙 공간 (44) 내부에서 하우징 몸체 (16)에 장착된다. 피니언 (48)은 기어들 (20, 22, 24)과 교합하고 피니언 샤프트 (50)를 포함하고, 이는 기어들 (20, 22, 24)의 축들 (32, 34, 36)과 평행하게 배향되는 피니언 회전축 (52)을 정의한다. 피니언 샤프트 (50)는 하우징 몸체 (16)에 고정 부착되는 플랜지형 피니언 부싱 (54)에 의해 지지된다. 실제 설계에 있어서, 트러스트 베어링 (56) 및 트러스트 와셔 (58)가 피니언 (48) 및 하우징 몸체 (16) 사이에 개재된다.

도 3을 참조하면, 피니언 (48)은 하우징 (14)에 대하여 피니언 축 (52) 방향을 따라 이동 가능하다. 돌출부 (60), 본 실시예에서 크로스바 (62)는 피니언 (48)에 부착되고 피니언 축 (52)에 횡단방향으로 연장된다. 하우징 몸체 (16)에 형성되는 절개부 (64)는, 돌출부 (60) (크로스바 (62))를 대향한다. 본 실시예에서, 절개부 (64)는 하우징 몸체 (16)에 고정 부착되고 일부로 간주되는 피니언 부싱 (54)에 있다. 피니언 축 (52)을 따라 피니언 (48)을 축방향 이동하면 피니언은 두 위치들 사이에서 움직이고, 제1 위치는 크로스바 (62) (돌출부 (60))가 절개부 (64)와 체결되는 지점이고, 제2 위치는 크로스 바 (62)가 절개부 (64)와 체결에서 해제되는 지점이다. 크로스바 (62)가 절개부 (64)와 체결될 때 피니언 (48)은 피니언 축 (52) 주위로 회전되지 않고; 크로스 바 (62)가 절개부 (64)와 체결되지 않을 때 피니언 (48)은 피니언 축 (52) 주위로 자유 회전한다. 하나 이상의 스프링들 (66)은 피니언 (48) 및 하우징 몸체 (16) 사이에서 크로스바 (62)를 절개부 (64)와 체결되는 제1 위치에 편향시키는 역할을 한다. 파이프 요소 (136)가 개구 (46)를 통해 중앙 공간 (44) (도 2 참고)으로 삽입되고 피니언 (48)을 밀어 스프링들 (66)을 압축시키면 크로스바 (62)는 절개부 (64)와 해제되고 피니언 (48)은 회전된다. 피니언 (48) 및 파이프 요소 간에 접촉을 제공하기 위하여, 컵 (68)이 피니언 샤프트 (50)와 접하고 캠 몸체들 사이에 포획된다. 실제 설계에 있어서 컵 (68)은 피니언에 부착되거나 자유-회전할 수 있다. 컵 (68)은 파이프 요소를 수용하고 피니언 (48)과 정렬되도록 유지하여 하기와 같이 파이프 요소를 냉간 가공할 때 회전될 수 있다. 컵 (68)은 또한 냉간 가공 과정에서 파이프 말단 플레어를 제한하는데 도움이 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 장치 (10)는 다수의 캠들 (69), 본 실시예에서, 3개의 캠들을 포함하고 이는 각자의 캠 몸체들 (70, 72, 74). 각각의 캠 몸체 (70, 72, 74)는 각자의 기어 (20, 22, 24)에 장착된다. 각각의 캠 몸체 (70, 72, 74)는 각자의 캠 표면 (76, 78, 80)를 포함한다. 각각의 캠 표면 (76, 78, 80)은 각자의 캠 몸체 (70, 72, 74) 주위로 연장된다. 캠 표면 (76, 78, 80)은 중앙 공간 (44) 내부에 수용되는 파이프 요소와 체결될 수 있다.

도 4A 에 상세히 도시된 바와 같이, 캠 표면 (76, 78, 80) 각각은 (76이 도시됨) 반경 (82a) 증가 영역 (82) 및 불연속부 (86)를 포함한다. 캠 표면 각각은 또한 불연속부 (86)에 인접하게 위치하는 일정 반경 (84a) 영역 (84)을 포함할 수 있다. 반경들 (82a, (존재한다면) 84a)은 기어들 (20, 22, 24) 각자의 회전축 (32, 34, 36) (캠 표면 (76)에 대하여, 기어 (20)의 축 (32)이 도시됨) 주위에서 이로부터 측정된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 불연속부 (86)는, 중앙 공간을 마주볼 때, 간극을 제공하여 컵 (68) 내로 파이프 요소의 삽입을 가능하게 한다. 다시 도 4A을 참조하면, 예시적 장치 (10)는 3개의 캠 몸체들 (70, 72, 74)을 가진다. 일정 반경 영역(84)은 파이프 요소에서 마감 원주방향 홈 원주의 적어도 1/3인 원호를 따라 연장되어 각각의 캠 몸체 (72, 74, 76) 1회전 동안 파이프 요소의 전체 원주 주위로 홈은 균일한 반경으로 형성될 수 있다. 예시적 실제 설계에 있어서 (도 4A 참고), 반경 증가 영역 (82)은 대략 260°의 각 (88)을 대하고, 일정 반경 영역 (존재한다면) 대략 78°의 각 (90)을 대하고, 불연속부 (86)는 대략 22°의 각 (92)을 대한다. 세 개 외의 캠들 및 각각의 캠 1 회전에 파이프 요소의 전체 원주 주위로 홈이 균일한 반경으로 형성되어야 한다는 제한을 가지는 장치 (10)에 있어서, 각각의 캠 몸체의 일정 반경 영역의 원호는 바람직하게 1/N이고, 식 중 "N"은 설계상 캠들의 개수이다. 그러나, 일정 반경 영역을 줄이거나 전부 없애는 것도 가능하다. 이러한 영역을 없애면 홈을 형성하는데 필요한 토크가 줄어들 것이다.

도 4 및 4B에 도시된 바와 같이, 캠 몸체 중 하나 예컨대 70에 적어도 하나의 견인 (traction) 표면 (94)을 포함하는 것이 바람직하다. 예시적 장치 (10)에서 각각의 캠 몸체 (70, 72, 74)는 각자의 견인 표면 (94, 96, 98)을 가진다. 견인 표면 (94, 96, 98)은 각자의 캠 몸체 (70, 72, 74) 주위에 원주방향으로 연장되고 각자의 회전축 (32, 34, 36) 주위에서 이로부터 측정되는 일정 반경을 가진다. 캠 표면 (76, 78, 80)은, 기어 (20, 22, 24) 및 견인 표면 (94, 96, 98) 사이에 위치하고, 캠 표면은 견인 표면에 근위적으로 위치한다. 도 4B에 도시된 바와 같이, 각각의 견인 표면 (94가 도시됨)은 다수의 돌출부 (100)를 포함하고 이는 각자의 회전축 (32, 34, 36)에 횡단방향으로 연장된다. 돌출부 (100)는 캠 몸체 (70, 72, 74) 및 견인 표면이 체결하는 파이프 요소 사이 기계적 체결 및 디딤부 (purchase)를 제공한다. 각각의 견인 표면 (94, 96, 98)은 또한 갭 (102)을 가진다. 각각의 견인 표면 (94, 96, 98)에서 각각의 갭 (102)은 각각의 캠 표면 (76, 78, 80)에서 각자의 불연속부 (86)와 실질적으로 축방향 정렬되어 간극이 제공되어 컵 (68)으로 및 이로부터의 파이프 요소 삽입 및 회수가 가능하다. 도 4C에 도시된 바와 같이 또 다른 캠 실시태양 (69a)에서, 견인 표면 (94)은 캠 표면 (76) 위에 놓을 수 있다. 견인 표면 (94)의 갭 (102)은 다시 캠 표면 (76)의 불연속부 (86)과 정렬된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 캠 몸체들 (70, 72, 74)의 이동을 개시하기 위하여 작동기 (106)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 본 예시적 실시태양에서, 작동기 (106)는 하우징 몸체 (16)에 선회 가능하게 장착되는 작동기 레버 (108)를 포함한다. 작동기 레버 (108)는 캠 몸체 (74)의 핑거 (112)와 체결하여 캠 몸체 회전을 개시하는 제1 표면 (110)을 가진다. 핑거 (112)는 캠 몸체 (74)의 회전축 (36)으로부터 오프셋 되고 캠 몸체 (74)로부터 축 (36)과 평행한 방향으로 연장된다 (또한 도 2 참고). 핑거 (112) 오프셋으로 인하여 작동기 레버 (108)는, 선회축 (108a) (피니언 축 (52)과 평행하게 정렬) 주위로 선회될 때, 토크를 캠 몸체 (74) (기어 24)에 인가하고 이를 축 (36) 주위로 회전시킨다. 이로써 모든 캠 몸체들 (70, 72, 74)이 회전되는 것은 이들 각자의 기어 (20, 22, 24)가 피니언 (48)과 교합되기 때문이고, 따라서 임의의 하나의 기어 회전 또는 피니언 회전으로 모든 기어들을 회전시킬 수 있다. 작동기 레버 (108)는 또한 제2 표면 (114)을 가지고 캠 몸체 (74)가 회전될 때 이는 핑거 (112)에 의해 체결된다. 본 실시예에서 제2 표면 (114)은 곡면이므로 회전되는 캠 몸체 (74)은 핑거 (112) 및 작동기 레버 (108)의 상대 위치들을 리셋시켜 캠 몸체 (74) 1회전이면 작동기 레버 (108)는 도 6에 도시된 바와 같이 "대기" 위치로 선회되어, 캠 몸체에 토크 인가 및 회전 개시를 대기한다.

캠 몸체 이동을 막기 위하여 하우징 몸체 (16)에 이동 가능하게 장착되는 정지부 (116)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 본 예시적 실시태양에서, 정지부 (116)는 피니언 축 (52)과 평행하게 정렬되는 선회축 (118a)을 가지고 하우징 몸체 (16)에 선회 가능하게 장착되는 후크 (118)를 포함한다. 후크 (118)는 캠 몸체 (70) (기어 20) 상의 핑거 (120)와 체결된다. 핑거 (120)는 캠 몸체 (70)의 회전축 (32)으로부터 오프셋 되고 캠 몸체 (70)로부터 축 (32) (또한 도 2 참고)과 평행한 방법으로 연장된다. 오프셋으로 인하여 후크 (118)는 하기와 같이 캠 몸체 (70)의 반시계방향 이동을 막는다. 후크 (118) 말단에 접선 표면 (122, 124)이 위치하여 하기와 같이 장치 작동 과정에서 핑거 (120)와 체결된다. 비틀림 스프링 (126) (또한 도 2 참고)은 후크 (118) 및 하우징 몸체 (16) 사이에서 후크를 선회축 (118a) 주위로 반시계 방향 편향시키는 기능을 한다. 후크 (118)는 또한 박차 (128)를 가지되 이는 후크로부터 선회축 (118a) 반대측으로 연장된다 (또한 도 2 및 4 참고). 작동기 레버 (108)는 풋 (130)을 가지고, 이는 하기와 같이 작동기 레버 (108)가 핑거 (112)와 체결되도록 이동되어, 캠 (74)을 반시계방향으로 돌려 캠 몸체들 (70, 72, 74)의 이동을 개시할 때 박차 (128)와 체결되어 핑거 (120)와 체결이 해제되도록 후크 (118)를 선회시킨다.

도 6에 도시된 바와 같이 캠 표면 (76, 78, 80)의 불연속부 (86) (또한 도 4 참고) 및 견인 표면 (94, 96, 98)의 갭 (102)이 동시에 피니언 축 (52)을 바라보도록 정렬된 캠 몸체들 (70, 72, 74)로부터 장치 (10)의 작동이 시작된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치 (10)는 회전 척 (12) 일단에서 연장되는 튜브들 (132) 상에 장착된다. 하우징 커버 (18)의 개구 (46)는 척 (12)을 마주본다 (도 2 참고). 피니언 축 (52)은 척 (12)의 회전축 (134)과 동축 정렬된다. 파이프 요소 (136)는 척 (12)의 타단 내부로 삽입되어 파이프 요소의 말단은 척으로부터 장치 (10)를 향하여 외향 연장된다. 척 (12)은 파이프 요소를 고정하도록 조여지고 이어 장치 (10)는 튜브들 (132)을 따라 파이프 요소를 향하여 체결되도록 이동된다.

도 2 및 4를 참조하면, 파이프 요소는 개구 (46)를 통해 중앙 공간 (44)으로 삽입된다. 정렬된 불연속부 (86) 및 갭 (102)으로 인하여 파이프 요소가 캠 표면 (76, 78, 80) 및 견인 표면 (94, 96, 98)을 지나 컵 (68)에 수용될 수 있도록 간극이 제공된다. 따라서 파이프 요소는 피니언 축 (52)과 정렬된다. 척 (12)을 향하여 장치 (10)가 더욱 이동되어 (도 1 참고) 피니언 (48)은 피니언 축 (52)을 따라 축방향으로 이동되어 스프링들 (66)을 충분히 압축시켜 크로스 바 (62)는 피니언 부싱 (54)의 절개부 (64)에서 벗어나도록 제1 위치에서 제2 위치로 움직여 (참고 도 9A) 피니언 (48) 회전, 및 그 결과 이와 교합된 기어들 (20, 22, 24) 회전이 가능하게 된다. 이어 척 (12)이 작동되고, 파이프 요소를 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전시킨다. 대안으로, 파이프 요소 회전이 개시된 후 장치 (10)가 파이프 요소와 체결되도록 활주될 수 있다.

파이프 요소 및 컵 (68) 간의 체결로, 컵이 피니언에 고정되지 않을 때, 컵은 파이프를 시계방향으로 회전시킨다. 컵 (68)이 피니언 (48)에 대하여 자유 회전될 때, 컵 (68) 및 피니언 (48) 간의 마찰력으로 인해 전달되는 토크는 피니언, 및 그 결과 기어들 (20, 22, 24)을 회전시키려고 할 것이다. 기어들 이동은 후크 (118) 및 캠 몸체 (70) (기어 20)에서 연장되는 핑거 (120) 간의 체결로 쉽게 억제된다. 또한 캠 표면 (76, 78, 80)의 불연속부 (86) (또한 도 4 참고) 및 견인 표면 (94, 96, 98) 의 갭 (102)이 동시에 피니언 축 (52)을 대향하여 이 지점에서 파이프와의 상당히 접촉되지 않으므로 파이프 요소 및 캠 몸체들 간에 상당한 체결이 존재하지 않는다. 컵 (68)이 피니언 (48)에 고정 부착되면 후크 (118) 및 핑거 (120) 간의 체결로 재차 기어들 및 피니언의 이동이 억제되고, 파이프 요소는 단지 컵 내부에서 회전된다.

기어 및 캠 몸체 회전을 개시하기 위하여, 작동기 레버 (108)를 눌러, 도 6에 도시된 바와 같이 축 (108a) 주위로 반시계 방향 선회시킨다. 도 7에 도시된 바와 같이, 작동기 레버 (108) 선회로 제1 표면 (110)은 캠 몸체 (74)에서 연장되는 핑거 (112)와 체결되고, 또한 풋 (130)은 후크 (118)의 박차 (128)와 체결된다. 후크 (118)는 축 (118a) 주위로 시계방향으로 선회하여 편향 스프링 (126)을 감는다 (또한 도 2 참고). 작동기 레버 (108), 후크 (118) 및 박차 (128)의 기하 구조는 작동기 레버 (108)의 제1 표면 (110)과 핑거 (112)와의 체결을 통해 캠 몸체 (74)를 회전시키도록 토크가 인가될 때 캠 몸체 (70)에 있는 핑거 (120)가 후크 (118)에서 해제되도록 설계된다. 도 7은 핑거 (120)가 후크 (118)에서 해제되기 전 및 캠 몸체 (74)가 파이프 요소와 체결되기 바로 직전을 도시한다. 도 8 및 4에 도시된 바와 같이, 작동기 레버 (108)를 더욱 선회시키면 후크 (118)는 선회되고 핑거 (120)가 후크에서 해제되고, (따라서 기어 (20)의 이동이 가능) 한편 피니언 (48) 및 기어들 (20, 22, 24) 및 이들 연관 캠 몸체들 (70, 72, 74)의 회전이 개시되도록 토크는 캠 몸체 (74) (기어 (24))에 인가된다. 캠 몸체들은 반시계 방향 회전하고 이들 캠 표면 (76, 78, 80) 및 견인 표면 (94, 96, 98)은 파이프 요소의 외면과 체결된다. 이후 캠 몸체들 (70, 72, 74)은 회전 파이프 요소에 의해 구동된다. 캠 표면 (76, 78, 80)의 반경 증가 영역 (82) (도 4A 참고)이 먼저 파이프 요소와 체결되고 캠 몸체들 (70, 72, 74)가 회전될 때 여기에 원주방향 홈을 형성하기 시작한다. 견인 표면 (94, 96, 98) (참고 도 4B)은 또한 파이프 요소와 체결되고 캠 표면 (76, 78, 80) 및 파이프 요소 간 미끄럼을 방지하는 기계적 체결력을 제공한다. 캠 표면들 및 파이프 요소 사이 접촉 지점에서 반경이 증가하면, 각각의 캠 표면 (76, 78, 80)의 일정 반경 영역 (84) (도 4A)으로의 접촉 전이 지점까지 홈 반경은 더욱 작게 만들어진다. 각자의 일정 반경 영역이 있는 3개의 캠 몸체들을 가지는 장치 (10)에 있어서, 각각의 일정 반경 영역 (84)은 파이프 요소의 마감 원주방향 홈 원주의 적어도 1/3에 걸쳐 연장된다. 일정 반경 영역의 반경은 모든 3개의 캠 몸체들 1회전으로 파이프 요소의 전체 원주 둘레에 균일한 반경으로 파이프 요소의 원주방향 홈에 최종 원하는 홈 반경을 부여하도록 설계된다. 대안으로, 일정 반경 영역들이 캠들에 존재하지 않으면, 홈 반경은 균일하지 않지만, 각각의 캠마다 하나씩 개별적인 부분 나선들을 형성한다. 균일하지 않아도, 의도된 홈 용도에 있어서 홈의 반경은 필요한 공차 내에 있을 수 있다.

도 9 및 9A에 도시된 바와 같이, 캠 몸체 (74)는 1 회전을 거의 완료하고 핑거 (112)는 작동기 레버 (108)의 제2 (만곡) 표면 (114)과 접촉한다. 핑거 (112) 및 표면 (114)과의 상호 작용으로 작동기 레버 (108)는 선회 축 (108a) 주위로 시계방향으로 선회하고 도 6에 도시된 출발 위치로 복귀된다. 후크 (118)는, 스프링 (126)에 의한 편향력으로 반시계 방향으로 선회되어 핑거 (120)를 수용할 수 있는 위치가 된다. 캠 몸체 (70) 회전이 계속되면 핑거 (120)는 후크 (118)로 이동되어 기어들 (20, 22, 24) 이동을 정지시킨다. 또한 작동기 레버가 해제될 때 후크 (118) 및 작동기 레버 (108) 모두를 도 6에 도시되는 출발 위치로 선회 복귀시키기에 충분한 강성의 스프링 (126)을 설계하는 것이 가능하다. 홈 형성이 완료되면 척 (12)이 정지하고 이젠 홈이 형성된 파이프 요소는 장치 (10)에서 제거된다.

도 10-12는 부주의로 파이프 요소가 반시계 방향으로 회전되는 이례적인 조건을 도시한다. 이는, 구동 척들 예컨대 Ridgid 300이 양 방향으로 상당한 토크를 인가할 수 있으므로 작업자 오류로 이러한 일이 발생될 수 있다.

파이프 요소에 홈이 형성되기 전에 역방향 토크 (즉, 도 10에 도시된 바와 같이 파이프 요소를 반시계방향으로 회전시키는 토크)가 인가되면, 캠 표면 (76, 78, 80)의 불연속부 (86) (또한 도 4 참고) 및 견인 표면 (94, 96, 98)의 갭 (102)이 동시적으로 피니언 축 (52)을 바라보고 따라서 어떠한 표면도 파이프 요소와 접촉하지 않으므로 파이프 요소는 캠 몸체들 (70, 72, 74) 및 이들의 연관 기어들 (20, 22, 24)에 대하여 단지 회전할 것이다. 더욱이, 일정 반경 영역 (84) 말단에 있는 캠 표면의 불연속부 단부들은, 파이프 요소에 대하여 너무 가파르게 형성되어 파이프 요소 및 캠 표면이 서로 접촉하더라도 마찰력을 통해 넘어갈 수 없다. 작동기 레버 (108)를 눌러도 역방향 토크 하에서 회전하는 파이프 요소는, 컵이 피니언에 고정 부착되지 않을 때 컵 (68) 및 피니언 (48) 간의 마찰력을 통해 캠 몸체들을 돌리려는 것과는 반대 방향으로 캠들 및 기어들을 회전시키려 하기 때문에 효과가 없다.

그러나, 파이프 요소에서 홈에 형성된 후 부주의로 역방향 토크가 인가되면, 캠 표면 (76, 78, 80)의 일정 반경 영역 (84)은 홈 바닥과 대략 동일한 반경이고 따라서 디뎌서 (purchase) 캠 몸체들 (70, 72, 74)를 시계방향으로 회전시킬 것이다. 파이프 요소가 견인 표면 (94, 96, 98)을 더욱 접촉하면 캠 몸체들 (및 이들 연관 기어들 (20, 22, 24)) 상의 토크는 증가될 것이다. 상당한 토크가 파이프 요소에 적용되므로, 장치 (10) 손상을 방지할 조치가 취해진다.

도 10-12는 이미 홈이 형성된 파이프 요소에 역방향 토크가 인가되는 상황을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 캠 몸체들 (70, 72, 74)이 시계방향으로 구동된다. 캠 몸체 (70)의 핑거 (120)는 후크 (118)에서 멀어지도록 이동하지만, 캠 몸체 (74)의 핑거 (112)는 작동기 레버 (108)에 대항하여 구동된다. 작동기 레버 (108)는 이러한 인가된 힘에 대응하여 시계방향으로 자유 선회하고, 선회 운동으로 핑거 (112)는 작동기 레버 (108)의 제1 표면 (110)에서 떨어져 제2 (만곡) 표면 (114)과 체결됨으로써, 임의의 장치 (10) 손상이 방지된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 캠 몸체들은 계속 시계방향으로 회전되고 캠 몸체 (70)의 핑거 (120)는 후크 (118) 말단에서 두 접선 표면들 (122, 124) 중 제1 표면에 접촉된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 핑거 (120)에 의해 인가되는 힘에 대응하여 핑거 (120)가 후크 (118)를 시계방향으로 편향 스프링 (126)에 대항하여 선회시키도록 제1 접선 표면 (122)은 유각 배향된다. 후크 (118)의 선회 운동은 장치 (10) 손상을 더욱 방지한다. 핑거 (120)가 제2 접선 표면 (124)으로 전이될 때 후크 (118)는 편향 스프링 (126)의 힘으로 반시계방향으로 선회되고 캠 몸체 (74) 상의 핑거 (112)와 같이 다시 도 10에 도시된 대기 위치로 이동된다. 이러한 운동은 파이프 요소 운동이 정지할 때까지 반복될 것이다.

도 13은 본 발명에 의한 최대 2개의 기어들 (140, 142)을 가지는 장치 (138)의 또 다른 예시적 실시태양을 도시한 것이다. 기어들 (140, 142)은 각자의 축 (146, 148) 주위로 회전하도록 하우징 (144) 내부에 장착된다. 축 (146, 148)은 서로 평행하도록 배향된다. 피니언 (150)은 가공용 파이프 요소를 수용하는 하우징 (144) 중앙 공간 (152)에 장착된다. 피니언 (150)은 기어들 (140, 142)과 교합하고 축 (146, 148)과 평행하게 배향되는 피니언 축 (154) 주위로 회전한다.

도 14에 도시된 바와 같이 캠 몸체들 (156, 158)은 각자 기어 (140, 142)에 장착된다. 각각의 캠 몸체 (156이 도시됨)는 다수의 캠 표면들, 본 실시예에서, 2개의 캠 표면들 (160, 162)을 포함한다. 단일 캠 표면을 가지는 캠들 또는 둘 보다 많은 캠 표면들을 가지는 캠들을 포함하는 다른 캠 실시태양들 또한 가능하다. 캠 표면들 (160, 162)은 각자의 캠 몸체 (156, 158) 주위로 연장되고 중앙 공간 (152) 내부에 수용되는 파이프 요소와 체결될 수 있다. 캠 표면들 (160, 162)은 원주방향으로 서로 정렬된다. 각각의 캠 표면 (160, 162)은 각자의 반경 증가 영역 (164) 및 일정 반경 영역 (166)을 포함한다. 반경 각자는 회전축 (146, 148) 주위로 이로부터 측정된다. 각자의 불연속부 (168, 170)는 각각의 캠 몸체 (156, 158)에서 각각의 캠 표면 (160, 162) 사이에 위치한다.

도 14에 더욱 도시된 바와 같이, 다수의 견인 표면들, 본 실시예에서 2개의 견인 표면들 (172, 174)은, 각각의 캠 몸체 (156, 158) (156 이 도시됨) 주위에 연장된다. 본 실시예에서 견인 표면들 (172, 174)은 원주방향으로 서로 정렬된다. 견인 표면 (172, 174) 각각은 각자의 회전축 (146, 148)에 횡단 연장되는 다수의 돌출부들 (176)을 포함한다. 각자의 갭 (178, 180)은 각각의 캠 몸체 (156, 158)에서 각각의 견인 표면 (172, 174) 사이에 위치한다. 갭 (178, 180) 각자는 캠 표면들 (160, 162)의 불연속부 (168, 170)와 정렬된다. 전기된 실시태양에서와 같이, 각각의 캠 몸체 (156, 158) 상의 캠 표면들 (160, 162)은 각자의 기어들 (140, 142) 및 견인 표면들 (172, 174) 사이에 위치할 수 있고, 캠 표면들은 각각의 캠 몸체의 견인 표면들에 근위적으로 위치할 수 있다.

다수의 캠 표면들 및 견인 표면들을 가지는 캠들은 회전 분율에 대하여 완전한 원주방향 홈을 형성할 수 있는 크기이다. 예를들면, 도 13 및 14에 도시된 바와 같이 최대 2개의 캠 표면들 및 2개의 견인 표면들을 가지는 캠들 (182)은 캠들의 회전 절반으로 완전한 원주방향 홈을 형성한다.

둘 및 셋의 캠들을 가지는 장치가 본원에 도시되지만, 3개를 초과하는 캠들을 가지는 설계는 특히 명목상 파이프 사이즈가 2 인치 이상인 파이프 요소, 또는 다양한 벽 두께를 가지는 임의 사이즈의 파이프 요소에 있어서 일관된 반경을 가지는 홈들 형성에 유리하다.

도 15는 파이프 냉간 가공용 장치의 또 다른 실시태양 (184)을 도시한 것이다. 실시태양 (184)은 하우징 (14)을 포함하고 여기에는 캠들 (69) (도시됨) 또는 캠들 (182)이 회전 가능하게 장착되고 피니언 (48)과 교합된다. 본 실시태양에서 전기 모터 (186)는 피니언과, 직접 또는 기어 박스를 통해 연결된다. 본 구성에서 전기 모터 (186)가 서보모터인 것이 바람직하다. 서보모터는 캠들 (69) 회전수를 정밀하게 제어할 수 있어 캠 표면들의 불연속부 및 견인 표면들의 갭들은 홈 가공 절차 개시 및 종료 시에 정렬되므로 파이프 요소는 용이하게 삽입되고 제거될 수 있다. 서보모터는 프로그래머블 로직 컨트롤러 (188) 또는 기타 유사한 마이크로프로세서 기반 컴퓨터를 이용하여 제어된다.

도 16은 또 다른 장치 실시태양 (190)을 도시하고 여기에서 클러치 (192)가 전기 모터 (186) 및 피니언 (48) 사이에 동작한다. 본 실시예에서, 모터 (186)는 감속기 (194)를 통해 클러치 (192)에 연결된다. 클러치 (192)는 클러치 및 피니언 간의 정렬 불량을 보상하는 링크 체인 샤프트 커플링 (196)을 통해 피니언 (48)과 체결된다. 클러치 (192)는 랩 스프링 타입이고, 이러한 예시는 Inertia Dynamics of New Hartford, CT에서 상업적으로 입수 가능하다. 랩 스프링 클러치는 원주방향 홈 형성에 필요한 캠들 (69) 회전수를 달성하고 홈 가공 종료 시에 캠 표면들의 불연속부 및 견인 표면들의 갭들이 피니언을 바라보도록 원하는 피니언 (48) 회전수를 만들도록 자동으로 체결 및 해제되도록 용이하게 조정할 수 있다.

도 17은 또 다른 예시적 장치 실시태양 (198)을 도시한 것으로 장치는 냉간 가공 대상 파이프 요소 (136)에 직접 지지된다. 파이프 요소 (136)는, 다시, 토크가 파이프 요소의 축 (202) 주위로 인가될 때 이의 회전을 방지할 수 있는 파이프 바이스 (200) 또는 기타 편의적인 지지 수단에 의해 지지된다. 장치 (198)는 실질적으로 상기된 장치 (10)와 유사하지만, 파이프 요소 (136) 전체 원주에 걸쳐 균일한 반경의 홈을 형성하기 위하여 피니언, 및 이에 따라 기어들 (20, 22, 24) 및 이들 연관 캠 몸체 (70, 72, 74), 캠 표면 (76, 78, 80) 및 견인 표면 (94, 96, 98) (또한 도 2 참고)을 수동 회전시키기 위한 피니언 (48)과 연결되는 크랭크 (204)를 가진다. 크랭크 (204)는 피니언 샤프트 (52)와 직접 체결 (크랭크 및 피니언 간"직접" 커플링)되어 피니언 (48)에 연결되거나, 또는 수동 조작에 필요한 토크를 줄이기 위하여 기어 트레인 (미도시)이 크랭크 및 피니언 샤프트 사이에 개재될 수 있다.

작동에 있어서 (도 2 및 17 참고) 파이프 요소 (136)는 파이프 바이스 (200)에 고정되고 하우징 (14) 커버 (18)의 개구 (46)는 파이프 축 (202)과 정렬된다. 이어 개구 (46)는 파이프 요소 (136)와 체결되고 하우징 (14)은 파이프 요소로 활주되어, 이는 중앙 공간 (44)에 진입하고 컵 (68) 내부에 수용되어 파이프 요소 (136)의 말단이 장치 (198) 내부의 적정한 깊이에 안착되어 홈은 파이프 요소 말단으로부터 원하는 거리에 형성될 수 있다. 선택적으로, 적정한 파이프 요소 안착을 보장하기 위하여, 장치 (198)는 상기와 같이 축방향으로 이동 가능한 피니언 (48)이 구비된다. 이러한 특징부가 존재하면 하우징 (14)이 파이프 요소를 향하여 더욱 밀려 피니언 (48)을 축방향으로 이동시키고 크로스 바 (62)를 절개부 (64)로부터 해제시켜 피니언이 하우징 (14)에 대하여 회전되도록, 따라서 장치 (198) 내에서 적정한 파이프 요소 (136) 안착을 보장한다. 크랭크 (204)를 돌리면 피니언 (48)이 회전되고, 이는 다시 피니언 (48)과 교합된 기어들 (20, 22, 24)을 통해 캠들 (69)을 회전시킨다. 기어들 회전으로 캠 표면 (76, 78, 80) 및 견인 표면 (94, 96, 98)은 파이프 요소와 체결되고 장치 (198)는 파이프 요소 (136) 주위로 회전되어 균일한 반경의 원주방향 홈이 형성된다. 캠들 (69) 일 회전시 홈 형성은 완료되고, 이러한 조건은 작업자에게 크랭크 (204) 회전에 필요한 갑작스러운 토크 감소로 알려진다. 견인 표면들의 갭 (102) 및 캠 표면들의 불연속부 (86)가 파이프 요소 (136)를 바라보면, 간극이 제공되고 장치 (198)는 파이프 요소로부터 제거될 수 있다. 이어 홈이 형성된 파이프 요소는 바이스 (200)에서 제거될 수 있다.

본 발명에 의한 장치는 파이프 요소에 대하여 원하는 치수 공차로 정밀하고 효과적인 냉각 가공을 가능하게 하고 작업자 간섭 없이 더욱 신속하고도 간단한 작업이 가능하다.

Claims (23)

1. 파이프 요소 냉간 가공용 캠으로서, 상기 캠은:
   회전축을 가지는 캠 몸체;
   상기 캠 몸체 주위로 연장되는 다수의 캠 표면들로서, 각각의 상기 캠 표면은 각자의 반경 증가 영역을 가지되, 상기 반경은 상기 회전축 주위에서 회전축으로부터 측정되고, 모든 상기 캠 표면들은 서로 원주방향으로 정렬되는 상기 캠 표면들;
   상기 각각의 캠 표면 사이에 위치하는 상기 캠 표면들의 각자의 불연속부를 포함하고,
   상기 각각의 캠 표면은 상기 각자의 하나의 불연속부에 인접하는 일정 반경 영역을 포함하고,
   상기 캠 몸체 주위로 연장되는 다수의 견인 표면들로서, 상기 각각의 견인 표면은 상기 회전축에 횡단방향으로 연장되는 다수의 돌출부를 포함하는 상기 견인 표면들;
   상기 견인 표면들에서 상기 각각의 견인 표면 사이에 위치하는 각자의 갭으로서, 각각의 상기 갭은 상기 각자의 캠 표면 불연속부와 축방향으로 정렬되는 상기 갭을 더욱 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 모든 상기 견인 표면들은 서로 원주방향으로 정렬되는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
5. 제1항에 있어서, 상기 견인 표면들은 상기 캠 표면들 상에 놓이는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
6. 제1항에 있어서, 상기 견인 표면들은 상기 캠 표면들과 이격 관계로 상기 캠 몸체 상에 위치하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
7. 제1항에 있어서, 상기 회전축과 동축으로 상기 캠 몸체 상에 장착되는 기어를 더욱 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
8. 제7항에 있어서, 상기 캠 표면들은 상기 기어 및 상기 견인 표면들 사이에 위치하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
9. 제8항에 있어서, 상기 캠 표면들은 상기 견인 표면들에 인접하게 위치하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
10. 제1항에 있어서, 최대한 2개의 상기 캠 표면들 및 2개의 상기 캠 표면의 상기 불연속부를 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
11. 제1항에 있어서, 최대한 2개의 상기 캠 표면들, 2개의 상기 캠 표면의 상기 불연속부, 2개의 상기 견인 표면들 및 2개의 상기 견인 표면들의 상기 갭들을 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 캠.
12. 파이프 요소 냉간 가공용 장치로서, 상기 장치는:
    하우징;
    상기 하우징 내에 장착되는 다수의 기어들로서, 각각의 상기 기어는 다수의 회전축 중 각자의 회전축 주위로 회전 가능하고, 상기 회전축은 서로 평행하고, 상기 기어들은 상기 파이프 요소를 수용하는 중앙 공간 주위에 위치하는 상기 기어들;
    다수의 캠 몸체들로서, 각각의 상기 캠 몸체는 각자의 상기 기어에 장착되는 상기 캠 몸체들;
    각각의 상기 캠 몸체 주위로 연장되는 다수의 캠 표면들로서, 각각의 상기 캠 표면은 상기 중앙 공간 내부에 수용되는 상기 파이프 요소와 체결 가능하고 반경 증가 영역을 포함하고, 각각의 상기 반경은 각자의 상기 회전축 주위에서 회전축으로부터 측정되고, 각각의 상기 캠 몸체의 모든 상기 캠 표면들은 서로 원주방향으로 정렬되는 상기 캠 표면들;
    각각의 상기 캠 몸체의 상기 각각의 캠 표면 사이에 위치하는 상기 각자의 캠 표면 불연속부;
    상기 하우징 내부의 상기 중앙 공간 내에 장착되는 피니언으로서, 상기 피니언은 상기 다수의 기어들과 교합하고 상기 회전축과 평행하게 배향되는 피니언 축 주위로 회전 가능한 상기 피니언을 포함하고,
    상기 각각의 캠 표면은 상기 각자의 불연속부에 인접하는 일정 반경 영역을 포함하고,
    각각의 상기 캠 몸체 주위로 연장되는 다수의 견인 표면들로서, 상기 각각의 견인 표면은 하나의 상기 회전축에 횡단방향으로 연장되는 다수의 돌출부를 포함하는 상기 견인 표면들;
    각각의 상기 캠 몸체의 상기 각각의 견인 표면 사이에 위치하고 상기 견인 표면들에 있는 각자의 갭으로서, 각각의 상기 갭은 상기 캠 표면 불연속부와 축방향으로 정렬되는 상기 갭을 더욱 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 장치.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제12항에 있어서, 상기 캠 표면들은 상기 기어 및 각각의 상기 캠 몸체의 상기 견인 표면들 사이에 위치하는, 파이프 요소 냉간 가공용 장치.
16. 제12항에 있어서, 상기 캠 표면들은 각각의 상기 캠 몸체의 상기 견인 표면들에 인접하게 위치하는, 파이프 요소 냉간 가공용 장치.
17. 제12항에 있어서, 각각의 상기 캠 몸체는 최대한 2개의 상기 캠 표면들 및 2개의 상기 불연속부를 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 장치.
18. 제12항에 있어서, 각각의 상기 캠 몸체는 최대한 2개의 상기 캠 표면들, 2개의 상기 캠 표면의 상기 불연속부, 2개의 상기 견인 표면들 및 2개의 상기 견인 표면들의 상기 갭들을 포함하는, 파이프 요소 냉간 가공용 장치.
19. 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 파이프 요소를 다수의 캠들 사이에 삽입하는 단계로서, 각각의 캠은 상기 파이프 요소에 대하여 고정된 회전축을 가지고, 각각의 캠은 반경 증가 영역을 포함하는 캠 표면을 가지는, 상기 삽입하는 단계;
    상기 파이프 요소의 다수의 위치에서 상기 파이프 요소와 동시에 다수의 상기 캠 표면이 접촉하는 단계;
    상기 파이프 요소를 회전하고, 이에 따라 동시에 상기 캠 표면을 회전하되, 각각의 상기 캠 표면은 상기 반경 증가 영역으로 상기 파이프 요소와 체결되고 이에 따라 상기 파이프 요소를 변형시켜 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 파이프 요소와 다수의 견인 표면들의 접촉 단계를 더욱 포함하고, 하나의 상기 견인 표면은 각자의 상기 캠에 장착되고, 각각의 상기 캠은 상기 다수의 캠 표면들 중 하나를 포함하는, 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 하나의 상기 캠 표면을 포함하는 적어도 하나의 캠에 장착되는 적어도 하나의 견인 표면과 상기 파이프 요소의 접촉 단계를 더욱 포함하는, 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법.
21. 삭제
22. 제19항에 있어서, 상기 캠 표면들의 서로 간에 동기적 회전을 더욱 포함하는, 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법.
23. 제19항에 있어서, 하나의 상기 캠 표면의 회전을 개시하기 위하여 작동기의 사용을 더욱 포함하는, 파이프 요소에 홈을 형성하는 방법.

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