KR102460419B1

KR102460419B1 - 성형 롤러들을 갖는 원형 압연기 및 이러한 압연기의 롤러 위치를 제어하는 방법

Info

Publication number: KR102460419B1
Application number: KR1020197009274A
Authority: KR
Inventors: 피터 비에르할터
Original assignee: 포지 팻 게엠베하
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-10-31
Also published as: US11110499B2; CN109843467A; EP3300814A1; WO2018060399A1; JP6722359B2; US20190232348A1; EP3519122B1; BR112019006291A2; EP3519122A1; ES2876162T3; RU2019108707A3; BR112019006291B1; RU2742986C2; JP2019531198A; KR20190055110A; RU2019108707A; CN109843467B; PL3519122T3

Abstract

이 원형 압연기(2)는 고정 메인 프레임(4)과, 환형(annular) 부품(P)의 내부 및 외부 레이디얼면(radial face)들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 1 보조 프레임(46)에 의해 지지되는, 내부 및 외부 각각의 한 쌍의 원통형 롤러(62, 66)와, 상기 부품(P)의 서로 반대편에 있는 프론트면(front face)들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 2 보조 프레임(48)에 의해 지지되는, 상부 및 하부 각각의 한 쌍의 원추형 롤러(82, 84)를 포함한다. 적어도 하나의 래크 및 피니언 조립체(272-273, 274-275)가 상기 보조 프레임들(46, 48) 중 하나에 대해 병진 운동으로 롤러를 이동시키기 위해 제공된다. 적어도 하나의 전동 기어드 모터(172, 176, 178)가 상기 래크 및 피니언 조립체의 피니언(273, 275)을 구동하기 위해 제공된다. 상기 래크(272, 274)와 이 래크에 의해 이동되는 상기 롤러 사이에 힘을 전달하기 위한 키네마틱 체인(kinematic chain) 내에 유체 배출 메커니즘(fluid discharge mechanism)(M72, M74)이 개재되어 있다. 상기 유체 배출 메커니즘(M72, M74)은 가압 유체(73)가 공급되는 적어도 하나의 가변 체적 챔버(C72, C74)를 포함하고, 상기 가변 체적 챔버(C72, C74)의 체적은 상기 롤러와 상기 래크(272, 274)의 상대 위치의 함수로서 변화한다.

Description

성형 롤러들을 갖는 원형 압연기 및 이러한 압연기의 롤러 위치를 제어하는 방법

본 발명은 환상(annular) 부품의 레이디얼면(radial face)들 및 프론트면(front face)들을 형성하도록 의도된 두 쌍의 롤러를 포함하는 원형 압연기에 관한 것이다.

이러한 타입의 압연기에서, 롤러들은 성형되는 부품의 치수에 따라 그들의 위치를 조정하기 위해, 압연기의 작동 중에 이동되어야 하는 것이 알려져있다. 통상적으로, 유압 잭이 롤러를 이동시키는데 사용될 수 있다. 이것은 상대적으로 부피가 큰 유압 유닛이 압연기 근처에 제공되어야 한다는 점에서 다량의 압축 오일을 필요로 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 원형 압연기의 롤러를 이동시키도록, 전동 기어드 모터의 출력 샤프트에 의해 피니언이 회전되는 피니언-랙 조립체를 사용하는 것이 WO-A-2009/125102로부터 공지되어 있다. 롤러가 상호 작용하는 표면의 요철의 경우 파손의 위험을 제한하기 위해, 압연기의 프레임에 대하여, 피니언의 회전축 주위에 연결되어 있는 지지체 상에 전동 기어드 모터를 장착하는 것이 제공된다. 또한, 댐핑 수단이 지지체의 피봇팅을 감쇠시키기 위해서 제공된다. 연결된 지지체 상에 전동 기어드 모터를 장착하면 압연기가 더 복잡해져서 비용이 증가하게 되고 추가 유지 보수 작업이 발생한다.

본 발명은 보다 구체적으로는 선회 지지체 상에 상기 전동 기어드 모터를 설치할 필요없이, 롤러들이 전동 기어드 모터에 의해 이동될 수 있는 원형 압연기를 제안함으로써 이러한 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 고정 메인 프레임과, 환형(annular) 부품의 내부 및 외부 레이디얼면(radial face)들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 1 보조 프레임에 의해 지지되는, 내부 및 외부 각각의 한 쌍의 원통형 롤러와, 상기 부품의 서로 반대편에 있는 프론트면(front face)들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 2 보조 프레임에 의해 지지되는, 상부 및 하부 각각의 한 쌍의 원추형 롤러를 포함한다. 적어도 하나의 래크 및 피니언 조립체가 그것을 지지하는 상기 보조 프레임에 대한 병진 운동으로 롤러를 이동시키도록 제공되며, 적어도 하나의 전동 기어드 모터가 이러한 피니언 및 래크 조립체의 피니언을 구동하도록 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 전동 기어드 모터는 상기 보조 프레임들 중 하나에 대해 고정식으로 장착되고, 유체 배출 메커니즘이 이 랙에 의해 이동되는 상기 랙과 상기 롤러 사이에서 힘을 전달하기 위한 키네마틱 체인에 개재된다. 또한, 상기 유체 배출 메커니즘은 가압 유체가 공급되는 적어도 하나의 가변 체적 챔버를 포함하고, 상기 가변 체적 챔버의 체적은 상기 롤러와 상기 래크의 상대 위치의 함수로서 변화한다.

본 발명에 따르면, 상기 전동 기어드 모터가 메인 또는 보조 프레임에 대해 고정식으로 장착된다는 사실은 상기 압연기의 일반적인 구조를 단순화한다. 일반 작동 중에는, 상기 모터의 장착 모드로 고정점(fixed point)을 형성할 수 있으므로, 상기 피니언 및 래크 조립체를 정밀하게 제어할 수 있으며, 따라서 관련 롤러의 위치도 정밀하게 제어할 수 있다. 상기 롤러에 의해 형성되는 표면에 요철이 있는 경우, 상기 유체 배출 메커니즘은 상기 래크가 이동됨 없이, 따라서 전동 기어드 모터를 손상시킬 위험 없이, 키네마틱 체인으로 전달되는 일시적인 과부하를 흡수할 수 있게 한다.

본 발명의 유익하지만 선택적인 양태들에 따르면, 이러한 압연기는 기술적으로 허용 가능한 임의의 조합으로 고려되는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 상기 키네마틱 체인은 상기 바아의 종축을 따라 상기 래크를 이동시키기 위해 상기 롤러로 움직임을 전달하는 전달 바아를 포함하며, 상기 가변 체적 챔버는

● 일단부에 있는, 상기 바아에 고정된 상기 바아 또는 부품과,

● 타단부에 있는, 상기 래크에 견고하게 체결된 상기 래크 또는 부품 사이에 형성된다.

- 상기 가변 체적 챔버는 상기 바아 내부에 형성된다.

- 대안적으로, 상기 가변 체적 챔버는 상기 바아의 종축을 따라 상기 래크와 상기 바아 사이에 형성된다.

- 상기 압연기는 상기 가변 체적 챔버에 대하여 100 bar 이상의 압력, 바람직하게는 200 bar 이상의 압력, 더욱 바람직하게는 약 250 bar 하에서 유체를 공급하기 위한 시스템을 포함한다.

- 상기 키네마틱 체인은, 상기 롤러에 의해 성형되는 환형 부품의 상기 표면 상에 요철(irregularity)이 돌출되어 있는 경우, 상기 바아 상의 이러한 요철에 의해 야기되는 움직임이 상기 가변 체적 챔버로부터 상기 가압 유체의 체적을 감소시켜 구동하도록 구성된다.

- 상기 유체 배출 메커니즘은 상기 래크에 고정된 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤의 한쪽 면이 상기 가변 체적 챔버를 형성한다.

- 상기 피스톤은 상기 바아의 종축을 따라, 상기 바아의 내부에서 슬라이딩하게 장착된다.

- 상기 피스톤은 상기 래크 지지체 및 상기 래크 지지체와 상기 피스톤 사이의 연결 로드(connecting rod)를 통해 상기 래크에 고정되며, 상기 래크 지지체 및 상기 연결 로드도 또한 상기 바아의 종축을 따라, 상기 바아 내부에서 슬라이딩하게 장착된다.

- 상기 압연기는 상기 바아 내부에서의, 상기 래크 지지체 및/또는 상기 연결 바아의, 특히 가이딩 스키드(guiding skid)들의, 상기 바아의 종축을 따르는, 병진 운동을 안내하는 부재들을 포함한다.

- 상기 가변 체적 챔버는 상기 롤러의 반대편에 있는, 상기 바아의 내부 체적을 폐쇄하는 커버와 상기 피스톤의 면 사이에 형성된다.

- 대안적으로, 상기 바아의 일부는 상기 래크에 의해 형성된 내부 캐비티 내에 밀봉 가능하게 수용되며, 상기 가변 체적 챔버는 상기 바아에 의해 점유되지 않은 이 캐비티의 부분에 의해 형성된다.

- 상기 가변 체적 챔버는 상기 래크를 관통하는 파이프에 의해 상기 가압 유체 공급 시스템에 연결된다.

- 세컨더리 프레임에 대해 병진 운동 가능한 각각의 롤러는, 상기 프레임에 대해 고정식으로 장착된 전동 기어드 모터에 의해 구동되는 피니언 및 래크 조립체에 의해 이동되며, 각각의 래크와 상기 래크에 의해 구동되는 상기 롤러 사이에 있는 상기 키네마틱 힘 전달 체인에 유체 배출 메커니즘이 삽입된다.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 원형 압연기 내에서 성형될 부품의 면을 성형하기 위한 적어도 하나의 롤러의 위치를 제어하는 방법에 관한 것이며, 상기 원형 압연기는 고정 메인 프레임과, 이 부품의 내부 및 외부 레이디얼면들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 1 보조 프레임에 의해 지지되는, 내부 및 외부 각각의 한 쌍의 롤러와, 상기 부품의 서로 반대편에 있는 프론트면들을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 2 보조 프레임에 의해 지지되는, 상부 및 하부 각각의 한 쌍의 원추형 롤러를 포함하며, 이 롤러는 또한 그것을 지지하는 상기 보조 프레임에 대하여 롤러를 이동시키기 위한 적어도 하나의 피니언 및 래크 조립체와 이러한 피니언 및 래크 조립체의 피니언을 구동하기 위한 적어도 하나의 전동 기어드 모터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 이 방법은,

a) 상기 압연기의 일반 작동 중에 이 키네마틱 체인을 보강하기 위해, 상기 래크와 이 래크에 의해 이동되는 상기 롤러 사이의 키네마틱 힘 전달 체인에 개재되는 배출 메커니즘에 통합되는 가변 체적 챔버로 가압 유체를 공급하는 단계와, 및

b) 상기 롤러에 의해 성형되는 상기 부품의 면 상에 요철이 있는 경우, 상기 키네마틱 체인의 치수 변화에 기인하여, 상기 가변 체적 챔버로부터의 가압 유체 중의 적어도 일부를 배출하는 단계를 포함한다.

본 발명 및 이것의 다른 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 단지 일 예로서 제공되는 압연기의 일 실시예에 대한 다음의 설명 및 그 원리에 따른 제어 방법을 고려할 때 보다 명확하게 이해될 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 압연기의 사시도이다.
- 도 2는 도 1의 평면 II에 따른, 압연기의 종단면 블록도이다.
- 도 3은 압연기가 제 1 일반 작동 구성에 있을 때의 도 1의 상세 III의 확대도이며; 도면의 명확성을 위해, 일부 지지 플레이트들 및 기어드 모터는 도 3에서 생략되어 있고, 일부 바아들은 부분적으로 절단되어 도시되어 있다.
- 도 4는 도 3의 상세 IV의 확대도이다.
- 도 5는 상세 IV에 대응하는 평면도이다.
- 도 6은 압연기가 제 2 작동 구성에 있을 때, 압연기 내에서 성형 중 부품의 방사상면 상에 요철이 있는 경우의 도 4와 유사한 도면이다.
- 도 7은 도 6의 상세에 대응하는 평면도이다.
- 도 8은 도면의 명료성을 위해 가이드 플레이트가 부분적으로 생략된 경우의 도 1의 상세 VIII의 확대도이다.
- 도 9는 압연기가 제 1 일반 작동 구성에 있을 때, 도 8의 화살표 IX 방향에서의 입면도이며, 도면의 명료성을 위해, 가이드 플레이트는 완전히 생략되어 있다.
- 도 10은 압연기가 제 3 작동 구성에 있을 때, 압연기 내에서 성형 중 부품의 프론트면 상에 요철이 있는 경우의 도 9와 유사한 도면이다.

도 1 내지 도 10에 나타낸 압연기(2)는 압연기(2)의 종축(longitudinal axis)(X2)을 규정하는 고정 메인 프레임(4)을 포함한다. 프레임(2)은 상기 프레임에 고정식으로 장착되는 레이디얼 케이지(radial cage)(6), 및 축(X2)을 따라 프레임(4)에 대해 이동 가능한 액시얼 케이지(axial cage)(8)를 지지한다.

제 1 보조 프레임(46)은 메인 프레임(4) 상에 고정식으로 장착되며 레이디얼 케이지(6)의 골조(armature)를 구성한다. 제 2 보조 프레임(48)은 메인 프레임(4) 상에 장착되며, 메인 프레임에 대해 축(X2)을 따라 이동 가능하다. 보조 프레임(48)은 액시얼 케이지(8)의 골조를 구성한다.

참조 번호 P는 압연기(2)에서 성형되는 프로세스에 있는 부품을 나타낸다. 이 부품은 축(X2)에 수직이며 수직한 축(XP)에 센터링된다. 참조 번호들 P2 및 P4는 부품의 내부 및 외부 반경 방향 표면들을 각각 나타낸다. 마찬가지로, 참조 번호들 P6 및 P8은 압연기(2)에서 제 위치에 있을 때 상기 부품의 상부 및 하부 프론트면들을 나타낸다.

레이디얼 케이지(6)의 프레임(46)은 수직축(Z62)을 중심으로 회전하게 장착되어 메인 전동 모터(64)에 의해 회전되는 원통형 메인 롤러(62)를 지지한다. 메인 롤러(62)는 부품(P)의 외부 반경 방향 표면(P4)을 지지하도록 위해 레이디얼 케이지(6)에 장착된다.

레이디얼 케이지(6)의 프레임(46)은 또한 축(Z62)에 평행한 수직축(Z66)을 중심으로 회전하게 장착되는 원통형의 세컨더리 롤러 또는 맨드릴(mandrel)(66)을 지지한다. 세컨더리 롤러(66)는 레이디얼 케이지(6)의 세컨더리 프레임(46)에 대해, 축(X2)에 평행하게 이동 가능한 크로스-피스(cross-piece)(68)에 의해 지지된다. 이를 위해, 크로스-피스(68)는 축(X2)에 평행한 방향으로 각각 연장되는 2개의 바아(bar)(72 및 74)에 고정된다.

롤러들(62 및 66)은 솔리드형이며, 원형 단면을 갖는다.

또한, 플레이트(70)가 크로스-피스(68) 아래에 장착되고, 세컨더리 롤러(66)의 하부를 수용하기 위한 하우징(70A)이 제공된다. 이 플레이트(70)는 또한 2개의 바아(76 및 78)에 의해 지지되면서 보조 프레임(46)에 대해 이동가능하다.

참조 번호들 X78, X74, X76 및 X78은 축(X2)에 평행한 바아(74 내지 78)의 종축들을 각각 나타낸다.

레이디얼 케이지(6)는 또한 부품(P)의 2개의 센터링 아암(arm)을 포함하며, 이들 센터링 아암들 중 하나만이 도 1에서 참조 번호 65로 나타나 있다.

래크(rack)들(77 및 79)을 가진 리프팅 시스템은 압연기(2)에서 부품(P)을 배치하는 동안 크로스-피스(68)를 들어 올린 후에, 그것을 낮추어 세컨더리 롤러(66)의 하부를 플레이트(70)의 하우징(70A) 내로 삽입하는 것을 가능하게 한다.

다음과 같은 여러 개의 전동 기어드 모터들이 레이디얼 케이지(6)에 제공된다:

- 각각의 종축들(X72 및 X74)을 따라 바아(72 및 74)를 구동하기 위한 2개의 전동 기어드 모터들(172 및 174),

- 각각의 종축들(X76 및 X78)을 따라 바아(76 및 78)를 구동하기 위한 2개의 전동 기어드 모터들(176 및 178),

- 센터링 아암들(65)을 회전시키기 위한 2개의 전동 기어드 모터(163 및 165) 및 수직축들( Z63 및 Z65) 주위의 등가 수단.

기어드 모터(172)는 전동 모터(172A) 및 감속 기어(172B)를 포함한다. 다른 기어드 모터들은 동일한 구조를 가지며, 이들 각각은 감속 기어와 관련된 전동 모터를 갖는다.

도 3에는, 기어드 모터(174)가 생략되어, 바아(74) 및 관련 피니언(273)을 볼 수 있게 되어 있다.

바아(72 내지 78)는 축(X2) 및 기어드 모터들(172 내지 178)에 의해 생성되는 축들(X72 내지 X78) 각각에 평행하게, 롤러(66)에 대한 변위 이동을 전달하는 것을 가능하게 한다.

기어드 모터들(172 내지 178) 각각은 레이디얼 케이지(6)의 보조 프레임(46)에 대해 고정적으로 장착된다. 예를 들어, 기어드 모터(172)는 보조 프레임(46)에 속하는 플레이트(46A)에 의해 견고하게 지지된다. 마찬가지로, 기어드 모터(174)는 보조 프레임(46)에 의해 속하는 플레이트(46B)에 의해 견고하게 지지된다. 기어드 모터들(176 및 178)은 보조 프레임(46)의 플레이트들(46C 및 46D)에 의해 지지된다. 도면의 명료성을 위해, 플레이트들(46A 및 46B)은 도 3 내지 도 7에서 생략되어 있다. 도 1에서 기어드 모터들(163 및 165)도 지지한다는 것을 알 수 있다. 그러나 이것이 필수 사항은 아니다.

압연기(2)의 일반적인 작동 중에, 부품(P)은 롤러(62)에 대해, 모터(64)에 의해 직접적으로, 및 롤러(66)에 대해, 부품(P)을 통해 간접적으로, 축들(Z62 및 Z66)을 중심으로 회전되는 롤러들(62 및 66) 사이에서 반경 방향으로 압축된다.

피니언 및 래크 조립체는 축(X2)을 따라 병진 운동하는 이 롤러의 위치를 제어하기 위해, 각 기어드 모터(172 내지 178)로부터 세컨더리 롤러 또는 맨드릴(66)로의 이동을 전달하는데 사용된다.

따라서, 피니언(273)은 감속 기어(172B)의 출력 샤프트 상에 장착된다. 이 피니언(273)은 바아(72) 상에 장착되어 있는 래크(272)와 협력한다.

바아(72) 상에 래크(272)의 장착은 압연기(2)의 일반적인 사용 구성에서 리지드(rigid)이다. 그러나, 이러한 장착은 이 표면(P2) 상에 존재하는 돌출된 릴리프가 세컨더리 롤러 또는 맨드럴(66)을 축(XP)쪽으로 이동시키는 경향이 있는 방향에서, 부품(P)의 표면(P2) 상에 요철이 있는 경우에 구현될 수 있는 자유도를 포함한다. 마찬가지로, 그 축(Z62)이 보조 프레임(46)에 대해 고정된 메인 롤러(62)에 대한 반작용에 의해서, 부품(P) 및 세컨더리 롤러(66)를 축(XP)쪽으로 후퇴시키는 경향이 있는 표면(P4) 상의 돌출된 릴리프로부터 요철이 발생하는 경우, 바아(72)에 래크(272)를 장착하여 자유도를 구현할 수 있다.

이를 위해, 도 3 내지 도 7에서 볼수 있는 바와 같이, 유체 배출 메커니즘(M72)이 바아(72)에 통합되어, 축(X72)을 따라, 롤러(62)와 래크(272) 사이, 보다 구체적으로는 크로스피스(68)를 통해, 축(X2)을 따라, 롤러(66)에 단단히 고정된 래크(272)와 바아(72) 사이에서의 상대 이동을 허용할 수 있게 한다.

도 3에는, 덮개(46A 및 46B)가 생략되어 있으며, 바아(72 및 74)는 수평 평면에서 1/2 절단되어 도시되어 있다. 이것은 메커니즘(M72) 및 바아(74)와 관련된 등가 메커니즘(M74)을 볼 수 있게 한다.

메커니즘(M72)은 예를 들어 나타내지 않은 나사들에 의해 래크(272)에 견고하게 연결된 지지체(720)를 포함한다. 이 지지체(720)는 지지체(720)의 축 방향 길이(L720)(축(X72)에 평행하게 측정됨)보다 큰 축 길이(L722)(축(X72)에 평행하게 측정됨)를 가지고서, 바아(72) 내부에 배치된 하우징(722)에 수용된다. 따라서, 지지체(720)는 축(X72)에 평행하게, 하우징(722) 내부에서 슬라이딩될 수 있다. 메커니즘(M72)은 또한 크로스-피스(68)(따라서 세컨더리 롤러(66))의 반대편에 있는 바아(72)의 단부(72A)에 배치된 엔드 하우징(726) 내에 위치하는 피스톤(724)을 포함한다. 엔드 하우징(726)은 바아(72)에 단단히 고정된 커버(728)에 의해 폐쇄된다.

메커니즘(M72)은 또한 지지체(720)와 피스톤(724) 사이의 연결 로드(connecting rod)(723)를 포함한다. 예를 들어 지지체(720) 및 피스톤(724)에 대한 단순 지지를 갖는 로드(723)는 하우징들(722 및 726)을 서로 연결하는 로드(72)의 중심 및 종방향 채널(725)에 위치된다. 지지체(720)와 피스톤(724) 사이의 로드(723)의 압축은, 지지체가 도 5에서 피스톤을 우측으로 이동 시킬 때 또는 피스톤이 이 도면에서 지지체를 좌측으로 이동시킬 때, 축(X72)에 평행하게 병진 운동하여 부품들(720, 723 및 724) 사이에 견고한 연결을 생성할 수 있게 한다.

부품들(72, 272, 720, 723 및 724)은 금속, 예를 들어 강철로 제조된다. 예를 들어, 하우징(722) 내부로 안내하고 슬라이딩을 용이하게 하기 위해, 청동으로 만들어진 가이드 스키드들(Guide skids)(727)이 지지체(720) 상에 제공된다. 마찬가지로, 예를 들어 구리로 만들어진 가이드 링(729)이 채널(725) 내부의 로드(723) 주위에 제공된다. 대안적으로는, 스키드들(727 또는 729)만이 제공된다.

피스톤(724)에는 채널(725)의 커버(728) 및 이 커버쪽으로 향하는 면(724) 사이에 위치된 엔드 하우징(726)의 부분을 격리시킬 수 있게 하는 밀봉 가스켓들(724A)이 구비된다. 따라서, 가변 체적 챔버(C72)가 피스톤(724)의 면(724B)과 커버(728) 사이의 엔드 하우징(726)에 형성된다.

이 가변 체적 챔버(C72)에는, 커버(728)의 오리피스(orifice)(728A), 및 100 bar를 초과하는 압력으로 챔버(C72)에 가압 오일을 공급하는 공급 시스템(73)에 속하는 파이프(732)를 통해서 가압 오일이 공급된다. 실제에 있어서, 시스템(73)에 의해 전달되는 압력은 200 bar 이상, 바람직하게는 약 250 bar로 선택된다. 시스템(73)은 도 3, 도 5 및 도 7에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 터브(tub)(736)로부터 오일을 끌어냄으로써 입력 압력에서 오일을 전달하는 펌프(734)를 포함할 수 있으며, 테어드 역류 방지 밸브(tared nonreturn valve, 738)가 파이프(732)를 터브(736)에 연결한다. 역류 방지 밸브(738)의 반대 방향으로 펌프(732)의 출구에 장착된 다른 역류 방지 밸브(739)는 오일이 펌프를 통해, 반대 방향으로, 즉 출구로부터 입구로 순환하는 것을 방지한다.

따라서, 시스템(73)은 챔버(C72) 내부에서 펌프(734)의 출력 압력과 동일한 압력에서 오일을 전달할 수 있게 한다. 밸브(738)는 바람직하게는 챔버(C72) 및 파이프(732) 내의 압력이 펌프(734)의 출력 압력을 초과하는 경우, 파이프(732)에 존재하는 오일이 상기 밸브를 통해 터브(736)로 되돌아 오도록 조정된다.

시스템(73)은 유압 분야에서 공지된 시스템이다. 이 시스템은, 약 1 내지 2 리터 정도를 포함하게 되는 오일의 양에 비추어 볼때, 성형 롤러들을 이동시키도록 제공된 잭(jack)들을 공급하기 위해 압연기들에서 통상적으로 사용되는 유닛들보다 구현하기가 훨씬 쉽고 훨씬 저렴하다.

배출 메커니즘(M72)은 바아(72) 뿐만아니라 부품들 및 체적들(720 내지 729)을 포함한다.

기본적으로, 250 bar 정도에서 챔버(C72)에 존재하는 오일의 압력은 압연기(2)의 일반 작동 중에, 래크(272)와 바아(72) 사이의 키네마틱 링크, 즉 래크(272)와 세컨더리 롤러(66) 사이의 키네마틱 링크를 강화시키기에 충분하다.

또한 바아(74, 76 및 78)는 메커니즘(M72)의 타입의 유체 배출 메커니즘을 각각 포함하는 키네마틱 체인들에 의해서 모터들(174, 176 및 178)에 연결되며, 메커니즘(M74)이 도 3에서 볼 수 있는 바아(74)에 사용되는 한편, 바아(76 및 78)에 사용되는 대응 메커니즘들(M76 및 M78)은 플레이트들(46C 및 46D)에 의해 은폐된다. 배출 메커니즘(M74)은 바아(74)를 통해, 한편으로는 피니언(275) 및 래크(274)를 포함하는 조립체와, 다른 한편으로는 크로스-피스(68) 사이에 삽입된다. 메커니즘들(M76 및 M78)은 한편으로는 기어드 모터들(176 및 178)의 베이스에 장착된 피니언 및 래크 조립체들과, 다른 한편으로는 플레이트(70) 사이에 삽입된다.

기본적으로, 압연기는 도 3 내지 도 5의 구성으로 되어 있다.

도 3에는 하나의 공급 시스템(73)만이 도시되어 있다. 실제에 있어서는, 배출 메커니즘(M72, M74) 또는 각각의 바아(74 내지 78)와 관련된 등가물을 공급하는 시스템, 또는 이러한 메커니즘들의 일부 또는 전부에 의해 공유되는 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

부품(P)의 방사상면들(P2 또는 P4) 중 하나에서 돌출하는 릴리프의 경우, 세컨더리 롤러(66)가 축(XP)을 향해 일시적으로 이동하며, 이것이 크로스-피스(68) 및 플레이트(70)의 이동을 도 2의 좌측을 향하여 동일한 방향으로 구동한다.

이러한 이동은 부품들(68 및 70)에 단단히 연결된 바아(72 내지 78)로 전달된다.

이하, 바아(72)에서 발생하는 것을 고려하여, 그 동작이 바아(74 내지 78)에서도 동일한 것으로 이해한다.

크로스-피스(68)의 일시적 이동의 영향 하에서, 바아(72)는 도 7의 화살표(F1)의 방향으로 액시얼 케이지(8)를 향해 급격하게 이동된다. 이러한 이동이 기어드 모터(172)에 전달되는 것을 방지하여, 이 장비의 파손 및 조기 마모의 위험을 제한해야 한다. 이러한 바아(72)의 이동이 커버(728)로 전달됨으로써, 가변 체적 챔버(C72) 내의 오일 압력을 증가시킨다. 이 압력 증가는 오리피스(728A)를 통해 챔버(C72)로부터 공급 시스템(73)쪽으로 오일이 배출되는 것으로 반영된다. 이 경우, 챔버(C72)를 나가는 오일의 압력은 펌프(734)의 출력 압력보다 크며, 역류 방지 밸브(739)에 의해 차단된 오일은 도 7에서 화살표(F2)로 나타낸 바와 같이, 밸브(738)를 통해 터브(736)쪽으로 다시 유동한다.

다시 말하면, 화살표(F1)의 방향으로의 바아(72)의 이동으로 인해, 로드(723) 및 지지체(720)를 통해 래크(272)에 단단히 고정된 피스톤(724)은, 챔버(C72)의 체적을 감소시키는 방향으로 하우징(726) 내부에서 이동한다. 이것은 바아(72)가 화살표(F1)의 방향으로 이동하는 동안, 세컨더리 프레임(46)의 코디네이트 시스템에서 피스톤(724), 로드(723), 지지체(720) 및 래크(272)가 고정된 상태로 유지될 수 있게 한다. 다시 말하면, 배출 메커니즘(M72)은 모터(172A) 및/또는 감속 기어(172B)를 손상시킬 수 있는 격렬한 가속도의 기어드 모터(172)를 통한 피니언(273)으로의 전달을 방지하는 래크(272) 및 바(72)의 상대 이동을 허용한다. 따라서, 배출 메커니즘(M72)은 압연기(2)에서 성형 중 부품의 표면 요철로 인해 발생할 수 있는 격렬한 가속도들에 대하여 전동 모터(172A), 감속 기어(172B) 및 피니언 및 래크 조립체(272 내지 273)를 보호하기 위한 메커니즘을 구성한다.

도 5 및 도 7을 비교하면, 바아(71)가 화살표(F1)의 방향으로 좌측으로 이동했지만, 래크(272) 및 피니언(273)은 챔버(C72)의 체적 감소로 인해 그 위치를 유지하고 있음을 알 수 있다.

액시얼 케이지(8)는 부품의 상부 프론트면(P6) 및 하부 프론트면(P8)에 각각 작용하도록 의도된 2개의 원추형 롤러(82 및 84)를 포함한다.

원추형 롤러들(82 및 84)은 보조 프레임(48)에 의해 지지되는 전동 모터(86 또는 88)에 의해 각각 회전된다.

롤러(82)는 세컨더리 프레임(48)에 대해 축들(Z62 및 Z66)에 평행한 축(Z90)을 따라 수직으로 이동 가능한 플래턴(platen)(90)에 의해 지지된다.

이를 위해, 플래턴(90)은 바아 또는 칼럼(column)(92)의 하단부(92A)에 걸려있는 슈(shoe)(91)에 단단하게 고정된다. 바아(72 내지 78)와 마찬가지로, 바아(92)는 롤러(82)에 대하여, 축(Z90)과 결합된 종축(X92)을 따라 병진 운동을 전달할 수 있게 한다.

축(Z90)을 따르는 바아(92)의 이동은 프레임(48) 상에 고정 장착된 2개의 기어드 모터(192 내지 194)에 의해 제어되는 이중-톱니형 래크(292)에 의해 제어된다. 피니언들(293 및 295)이 기어드 모터들(192 및 194)의 출력 샤프트들 상에 각각 장착되어 있으며, 래크(292) 상의 축(Z90)의 양측에 제공된 2개의 톱니와 동시에 맞물린다.

래크는 가이드 플레이트들(197 및 199)에 형성된 레일들에 의해 축(Z90)을 따라 병진 이동하게 안내되며, 플레이트(199)는 도 8에서 부분적으로 절단되어 있고, 도면의 명료성을 위해 도 9 및 도 10에서는 완전히 제거된다. 플레이트들(197 및 199)은 보조 프레임(48)의 일부이다. 기어드 모터들(192 및 194)은 플레이트(197)를 통해 프레임(48) 상에 부착된다.

바아(92)의 상단부는 그 중심에 래크(292)의 하부에 배치된 중공 하우징(926)에서, 개스킷(924A)에 의해 밀봉 가능하게 결합되는 피스톤(924)을 형성한다. 이것이 피스톤(924)의 상부면(924B)과 하우징(926)의 하부(926B) 사이에 형성되는 가변 체적 챔버(C92)를 구성한다. 파이프(291)는 하우징(926)으로부터 전체 높이에 걸쳐 래크(292)를 관통하며, 이로 인해 이 챔버(C92)에 대하여 가압 오일을 공급하는 시스템(93)에 챔버(C92)를 연결할 수 있게 된다. 시스템(93)은 파이프(932), 펌프(934), 수집 터브(collection tub)(936), 테어드 역류 방지 밸브(938) 및 역류 방지 밸브(739)를 포함한다.

실제에 있어서, 공급 시스템(93)은 공급 시스템(73)과 동일하거나 동일하지 않을 수도 있다. 이 시스템들은 결합될 수도 있다.

도 8 및 도 9에 나타낸 압연기(2)의 일반적인 작동 중에, 챔버(C92)의 압력은 래크(292)와 상부 원추형 롤러(82) 사이의 키네마틱 링크가 리지드이면 충분하며, 이것이 상기 롤러의 높이를 정밀하게 제어할 수 있게 한다.

상부 프론트면(P6) 또는 하부 프론트면 상에 돌출되는 요철이 있는 경우, 롤러(82)는 도 10의 화살표(F3) 방향으로 상향 이동되고, 이것이 플래턴(90), 슈(91) 및 바아(92)의 상부를 향한 수직 이동으로 반영된다. 이것은 화살표(F4)로 도시된 바아(72) 및 공급 시스템(73)에 관해 전술한 바와 같이, 밸브(938)를 통해 시스템(93)을 향하여(따라서 터브(936)를 향해) 챔버(C92)에 존재하는 오일을 구동하게 한다.

여기서의 작동은 배출 메커니즘(M72)에 관해서 이전에 언급된 것과 유사하다. 따라서, 액시얼 케이지(8)에 형성된 배출 메커니즘(M92)은, 기어드 모터들(192 및 194)을 손상시키는 것 없이, 압연기(2)의 일반 작동 중에 보조 프레임(48)에 대한 원추형 롤러(82)의 높이의 정밀한 제어, 및 프론트면들(P6 또는 P8) 중 하나 상의 임의의 표면 요철의 수용을 허용하는 한편, 기어드 모터들(192 및 194)은 세컨더리 프레임(48)에 대해 견고하게 장착된다.

대안적으로, 시스템들(73, 93)은 가변 체적 챔버들(C72, C74, C92 등)에 소정 압력에서 가압된 오일을 공급하기 위한 다른 시스템으로 대체될 수 있다. 특히, 소정 압력에서 오일이 적재되어 테어드 배출 밸브, 또는 오버로딩 챔버와 연동되는 어큐뮬레이터 리저버(accumulator reservoir)를 사용하는 것도 가능하다. 오버로딩 챔버의 경우, 로드(273)는 지지체(720) 및 피스톤(724)에 견고하게 연결되며, 이로 인해 이러한 챔버와 오버로딩 챔버 사이의 연통을 차단한 이후에, 피스톤(724)을 다시 뒤로 밀면서 가변 체적 챔버(C72) 또는 이와 동등한 수단을 약 250 bar의 압력 하에 놓기 전에, 시린지(syringe)와 같은 오버로딩 챔버 내로 오일을 흡입할 수 있게 된다.

전술한 예에서, 본 발명은 롤러들(66 및 82)의, 프레임들(46 및 48)에 대한 병진 운동의, 움직임을 제어하도록 구현된다. 대안적으로, 이것은 이 롤러들 중 하나에만 사용될 수 있다.

도시되지 않은 본 발명의 변형예에 따르면, 한편의 바아(72 및 74) 및 다른 편의 바아(76 및 78)가, 크로스-피스(68)의 반대편에 위치되는 후방 크로스-피스들 및 플레이트(70)에 의해서 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 기어드 모터에 의해 구동되는 피니언 및 래크 조립체가 축(X2)을 따라 각각의 후방 크로스-피스의 움직임을 제어하도록 제공될 수 있다. 보조 프레임(46) 상에 장착되는 피니언 및 래크 조립체의 구조는 액시얼 케이지(8)에 대한 도면들에 도시된 것으로서 구성될 수 있으며, 메인 롤러(62)의 축(Z62)에 대한 분리 방향으로, 수평하게 위치되어 각각의 후방 크로스-피스를 어택하는 바아(92)의 등가물을 갖는다.

다른 변형예에 따르면, 단일 피니언 및 래크 조립체는 후방 크로스-피스들 및 이들을 통과하는 4개의 칼럼 모두를 이동시키는데 사용된다. 또 다른 변형예에 따르면, 단일 크로스-피스는 4개의 바아(72 내지 78)를 연결한다.

축(X2)을 따르는 롤러(66)의 병진 운동을 제어하는데 사용되는 트랙션 바아(traction bar)들의 개수는 4개가 아닐 수도 있다.

전술한 실시예들 및 변형예들이 결합되어 본 발명의 새로운 실시예들을 생성할 수도 있다.

Claims

원형 압연기(2)로서,
- 고정 메인 프레임(4);
- 환형(annular) 부품(P)의 내부 및 외부 레이디얼면(radial face)들(P2, P4)을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 1 보조 프레임(46)에 의해 지지되는, 내부 및 외부 각각의 한 쌍의 원통형 롤러(62, 66);
- 상기 부품의 서로 반대편에 있는 프론트면(front face)들(P6, P8)을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 2 보조 프레임(48)에 의해 지지되는, 상부 및 하부 각각의 한 쌍의 원추형 롤러(82, 84);
- 롤러(66)를 지지하는 상기 제 1 보조 프레임(46)에 대해 병진 운동으로 롤러(66)를, 또는 롤러(82)를 지지하는 상기 제 2 보조 프레임(48)에 대해 병진 운동으로 롤러(82)를 이동시키는, 적어도 하나의 래크 및 피니언 조립체(272-273, 274-275, 292-293-295); 및
- 상기 피니언 및 래크 조립체의 피니언(273, 275, 293, 295)을 구동하는 적어도 하나의 전동 기어드 모터(at least one electric geared motor, 172-178, 192, 194)를 포함하며,
- 상기 전동 기어드 모터(172-178, 192, 194)는 상기 보조 프레임들(46, 48) 중 하나에 대해 고정식으로 장착되고;
- 상기 래크(272, 274, 292)와 이 래크에 의해 이동되는 상기 롤러(66, 82) 사이에 힘을 전달하기 위한 키네마틱 체인(kinematic chain) 내에 유체 배출 메커니즘(fluid discharge mechanism)(M72, M74, M76, M78, M92)이 개재되어 있고;
- 상기 유체 배출 메커니즘은 가압 유체(pressurized fluid)가 공급되는 적어도 하나의 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)를 포함하고, 상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)의 체적은 상기 롤러(66, 82)와 상기 래크(272, 274, 292)의 상대 위치의 함수로서 변화하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1 항에 있어서,
상기 키네마틱 체인은 바아(bar)의 종축(X72-X78, X92)을 따라 상기 래크(272, 274, 292)를 이동시키기 위한 움직임을 상기 롤러(66, 82)로 전달하기 위한 전달 바아(72-78, 92)를 포함하며, 상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)는,
- 일단부에 있는, 상기 바아(72)에 고정된 상기 바아(92) 또는 부품(728)과,
- 타단부에 있는, 상기 래크(272)에 견고하게 체결된 상기 래크(292) 또는 부품(724)
사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 2 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C72, C74)는 상기 바아(72-78)의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 2 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C92)는 상기 래크(292)와 상기 바아 사이에서, 상기 바아(92)의 종축(X92)을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)에 대하여 100 bar 이상의 압력하에서 유체를 공급하기 위한 시스템(73, 93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 키네마틱 체인은, 상기 롤러(66, 82)에 의해 성형되는 환형 부품(P)의 상기 표면(P2, P4, P6, P8) 상에 요철이 돌출되어 있는 경우, 상기 바아(72-78, 92) 상의 이러한 요철에 의해 야기되는 움직임(F1, F3)이 상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)로부터의 상기 가압 유체의 체적을 감소시켜 구동하도록(F2, F4) 구성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 배출 메커니즘(M72, M74, M76, M78)은 상기 래크(272)에 고정된 피스톤(724)을 포함하고, 상기 피스톤(724)의 한쪽 면(724B)이 상기 가변 체적 챔버(C72, C74)를 형성하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 2 항에 있어서,
상기 유체 배출 메커니즘(M72, M74, M76, M78)은 상기 래크(272)에 고정된 피스톤(724)을 포함하고, 상기 피스톤(724)의 한쪽 면(724B)이 상기 가변 체적 챔버(C72, C74)를 형성하며,
상기 피스톤(724)은 상기 바아의 종축(X72)을 따라, 상기 바아(72)의 내부에서 슬라이딩하게 장착되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 8 항에 있어서,
상기 피스톤(724)은 상기 래크 지지체(720) 및 상기 래크 지지체와 상기 피스톤 사이의 연결 로드(connecting rod)(723)를 통해 상기 래크(272)에 고정되고, 상기 래크 지지체 및 상기 연결 로드도 또한 상기 바아의 종축(X72)을 따라, 상기 바아(72) 내부에서 슬라이딩하게 장착되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 9 항에 있어서,
상기 바아 내부에서, 상기 바아(X72)의 종축을 따라 상기 래크 지지체(720) 및/또는 상기 연결 바아(723)의 병진 운동을 안내하는 부재들(727, 729)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 8 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C72, C74)는 상기 롤러(66)의 반대편에 있는, 상기 바아의 내부 체적(726)을 폐쇄하는 커버(728)와 상기 피스톤(724)의 면(724B) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 2 항에 있어서,
상기 바아(92)의 일부(924)는 상기 래크(292)에 의해 형성된 내부 캐비티(926) 내에 밀봉 가능하게 수용되며, 상기 가변 체적 챔버(C92)는 상기 바아에 의해 점유되지 않은 이 캐비티의 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 5 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C92)는 상기 래크(292)를 관통하는 파이프(291)에 의해 상기 가압 유체 공급 시스템(93)에 연결되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
세컨더리 프레임(46, 48)에 대해 병진 운동 가능한 각각의 롤러(66, 82)는, 상기 프레임에 대해 고정식으로 장착된 전동 기어드 모터(172-178, 192, 194)에 의해 구동되는 피니언 및 래크 조립체(272-273, 274-275, 292-293-295)에 의해 이동되며, 상기 각각의 래크(272, 274, 292)와 상기 래크에 의해 구동되는 상기 롤러(66, 82) 사이에 있는 상기 키네마틱 힘 전달 체인에 유체 배출 메커니즘(M72, M74, M76, M78, M92)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 5 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)에 대하여 200 bar 이상의 압력 하에서 유체를 공급하기 위한 시스템(73, 93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 15 항에 있어서,
상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)에 대하여 250 bar의 압력 하에서 유체를 공급하기 위한 시스템(73, 93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기.
원형 압연기(2) 내에서 성형될 부품(P)의 면(P2-P8)을 성형하기 위한 적어도 하나의 롤러(66, 82)의 위치를 제어하는 방법으로서, 상기 원형 압연기(2)는,
- 고정 메인 프레임(4);
- 상기 부품의 내부 및 외부 레이디얼면들(P2, P4)을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 1 보조 프레임(46)에 의해 지지되는, 내부 및 외부 각각의 한 쌍의 롤러(62, 66);
- 상기 부품의 서로 반대편에 있는 프론트면들(P6, P8)을 성형하도록 의도되며 상기 메인 프레임 상에 장착된 제 2 보조 프레임(48)에 의해 지지되는, 상부 및 하부 각각의 한 쌍의 원추형 롤러(82, 84);
- 상기 메인 프레임에 대해 롤러(66, 82)를 이동시키는 적어도 하나의 래크 및 피니언 조립체(272-273, 274-275, 292-293-295); 및
- 상기 피니언 및 래크 조립체의 피니언(273, 275, 293, 295)을 구동하는 적어도 하나의 전동 기어드 모터(172-178, 192, 194)를 포함하며,
상기 방법은,
a) 상기 압연기(2)의 일반 작동 중에 이 키네마틱 체인을 보강하기 위해, 상기 래크(272, 274, 292)와 이 래크에 의해 이동되는 상기 롤러(66, 82) 사이의 키네마틱 힘 전달 체인에 개재되는 배출 메커니즘(M72, M74, M76, M78, M92)에 통합되는 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)로 가압 유체를 공급하는 단계와, 및
b) 상기 롤러에 의해 성형되는 상기 부품(P)의 면(P2-P8) 상에 요철이 있는 경우, 상기 키네마틱 체인의 치수 변화에 기인하여, 상기 가변 체적 챔버(C72, C74, C92)로부터의 가압 유체 중의 적어도 일부를 배출하는 단계(F2, F4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 바아 내부에서, 상기 바아(X72)의 종축을 따라 상기 래크 지지체(720) 및/또는 상기 연결 바아(723)의 병진 운동을 안내하는 상기 부재들(727, 729)은 가이딩 스키드(guiding skid)들인 것을 특징으로 하는 압연기.