KR20010108152A - 관의 한쪽 단부근처에서 관을 변형하기 위한 방법 및이러한 방법에 사용되는 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 이 단계는: 요구되는 최종 외부 형태에 상응하는 홈(22)을 가진 개방된 다이(2)내에 관을 위치시키는 단계; 관의 단부(16)를 폼 피스(26)의 공동(12)속으로 삽입하는 단계(상기 공동은 바닥(32), 측면벽, 및 바닥(32)의 반대방향에 위치하는 개구부(30)를 갖는다); 공동(12)의 바닥(32)에 기대어 관의 단부(16)를 압박하는 단계(공동의 개구부와 다이사이에 틈새가 존재한다); 관의 단부(16)에 필수적으로 축방향 힘을 작용하는 단계(힘의 작용 부분은 관의 길이방향 축(14)을 중심으로 회전하고, 따라서 관이 점차적으로 변형한다); 변형된 관의 단부를 폼 피스의 공동(12) 및 다이(2)로부터 해체하는 단계;를 포함한다.

Description

관의 한쪽 단부근처에서 관을 변형하기 위한 방법 및 이러한 방법에 사용되는 도구{Method for deforming a tube in the proximity of one of its ends and tool therefor}

본 발명에서 설명하는 방법은, 독일 특허 제 195,26,316.C2 호의 도 2 또는 독일 특허 제 195,57,946.A1 호에 도시된 유형의 커플링을 형성하기 위해 관을 변형하는데 필요한 것이다. 이러한 2개의 명세서에는 강성관의 커플링이 개시되어 있다. 너트는 커플링되는 관상에 설치되어 있다. 커플링되는 관의 단부는 커플링의 수부분(male part)속으로 삽입되는데, 이 수부분은 한편으로는 외부표면에 너트의 태핑(tapping)에 상응하는 나사산을 갖고 있고 다른 한편으로는 내부에 원뿔형 보어를 갖고 있다. 관은 어깨부(shoulder)를 형성하도록 바깥쪽으로 변형되어 있는데, 이 어깨부는 수부분속으로 삽입될 수 있는 관의 길이를 제한할 수 있다. 관의 단부가 수부분속으로 삽입되면, 너트는 상응하는 나사산상에 조여지고 커플링되는 강성관의 변형을 직접적으로 또는 간접적으로 지탱한다.

상기 인용한 명세서에는 어떻게 관이 변형되는지는 나타나 있지 않다. 변형되는 관의 단부가 다이(die)내에 위치하고 관의 자유 단부상에 압력이 작용하여 관벽이 변형하고, 변형되는 관의 재료가 다이내에 형성된 하우징속으로 밀어 넣어진다는 사실이 공지되어 있다.

이러한 장치의 한가지 단점은 이러한 관을 변형하기 위해서는 큰힘을 작용할 수 있는 튼튼한 기계를 사용해야 한다는 점이다. 또한, 관을 변형하기 위해서는 많은 양의 에너지를 필요로 한다.

이러한 변형방법의 또 다른 단점은 커플링되는 관의 금속조직이 파괴된다는 점이다. 따라서 변형 부분에서, 이 관이 약해진다.

다른 커플링의 유형과 마찬가지로, 관의 변형은 커플링되는 관의 단부에서 즉시 수행되고 헤딩에 의해 관이 변형되는 것이 공지되어 있다. 유럽 특허 제 0,381,603.B1 호에는 이러한 커플링을 형성하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법에 의해 금속조직이 유지되고 에너지가 덜 소비되지만 독일 특허 제 197,57,946.A1 호에 개시된 것과 같은 커플링을 형성하지는 못한다.

본 발명은 관(管)의 한쪽 단부근처에서 관을 변형하기 위한 방법에 관한 것이고, 더 자세히는 강성관(rigid tube)의 실링(sealded) 커플링을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 방법에 사용되는 도구에 관한 것이다.

도 1 내지 도 4는 관의 한쪽 단부근처에서 관을 변형하기 위한 방법의 4단계를 개략적으로 도시한다.

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시한 변형으로부터 얻어지는 커플링의 단면도이다.

도 6은, 다른 도구를 사용하여 관을 변형시킨, 도 4에 상응하는 도면이다.

도 7은 도 6에 도시한 관을 사용한 커플링의 단면도이다.

도 8은, 관의 또 다른 변형방법을 나타내는, 도 4에 상응하는 도면이다.

도 9는 도 8에 도시한 관을 사용한 커플링의 단면도이다.

도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 방법의 또 다른 형태를 도시하는 도면이다.

도 14는 도 10 내지 도 13에 도시한 방법에 의해 변형된 관으로부터 얻어지는 커플링의 단면도이다.

도 15는 도 10 내지 도 13에 도시한 도구의 또 다른 형태를 큰 축척으로 도시한다.

도 16은, 본 발명에 따른 도구의 또 다른 형태를 도시하는, 도 15에 상응하는 도면이다.

본 발명의 목적은 관의 단부로부터 약간의 거리를 두고 위치하는 관의 부분을 약화시키지 않으면서 관을 변형하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 관의 단부 근처에서, 길이방향 축을 가진 관을 변형하기 위한 방법을 제안하는데, 이 방법에서 관은, 요구되는 최종 외부 형상에 상응하는 홈을 갖는 개방가능한 다이내에 위치하고, 관의 자유 단부는 다이로부터 돌출되어 있다.

본 발명에 따라, 본 방법은 하기의 단계를 포함하는데, 이 단계는:

- 다이로부터 돌출된 관의 단부를 폼 피스(form piece)의 공동(cavity)(空洞)속으로 삽입하는 단계(이 공동은 단부벽, 관 및 요구되는 변형에 맞춰 형성된 형태의 측면벽, 및 단부벽의 반대쪽에 위치하는 개구부를 갖는다);

- 공동의 단부벽에 기대어 관의 단부를 압박하는 단계(공동의 개구부와 다이의 사이에는 어떠한 틈새(clearance)가 존재한다);

- 폼 피스를 통해 관의 단부에 필수적으로 축방향 힘을 작용하는 단계(힘의 작용 부분은 관의 길이방향 축을 중심으로 회전하고, 따라서 관이 점차적으로 변형한다);

- 변형된 관의 단부를 폼 피스의 공동 및 다이로부터 해체하는 단계;를 포함한다.

변형을 일으키도록 하는 힘이 관의 전체 표면에 동시에 작용하지 않는다는 사실에 의해, 관을 형성하는 금속조직이 파괴되지 않고 관이 점차적으로 변형한다. 관이 공동속으로 삽입됨에 따라, 변형이 조절된다. 이 공동의 형상을 만듦으로써, 자유 단부로부터 측정된 예정된 길이에 걸쳐 관의 부분이 변형을 하지 않게 유지된다.

관의 축을 중심으로 회전시킴으로써 관에 국부적으로 힘을 작용하는 다양한 방법이 존재한다. 예를 들어, 벽을 따라 그리고 관의 축을 중심으로 회전시킴으로써 폼 피스의 벽에 작용하는 압축 롤러를 생각할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예에서, 예를 들어, 폼 피스가 도구내부에 형성되는데, 이 도구는, 관의 축에 대해 경사져 있고 이 관의 축과 다소 교차되는 길이방향 축을 갖는다. 필수적으로 축방향 힘은 도구를 회전시킴으로써 관의 단부에 작용하고, 그리고 나서 도구는 관의 축을 중심으로 궤도운동을 하게 되고, 동시에 도구 및 다이가 동시에 서로 가까이 이동한다.

이 실시예에서, 공동의 회전축과 관의 축사이의 경사각은 2°와 5°사이이다.

관의 단부가 도구의 공동속으로 삽입될 때, 변형되는 관의 내부벽에 위치하도록 하는 다이 바아(die bar)가 관내부로 삽입되는 것도 또한 생각할 수 있다. 따라서 관이 변형되는 동시에 관의 내부도 형성된다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 폼 피스가 관의 단부에 위치하여서 공동의 길이방향 축이 관의 길이방향 축과 다소 상응하고, 외부 도구가 공동이 형성된 폼 피스의 반대쪽 면을 압박하게 된다.

이러한 경우에서, 외부 도구는 관의 길이방향 축에 대해 경사진 축을 가진 도구이고, 이 도구는 관의 길이방향 축을 중심으로 궤도운동을 하게되고 다이 방향으로의 병진운동과 결합한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 변형 방법을 수행하기 위한 도구에 관한 것이다. 이 도구는 다소 원통형 구성요소의 형태이고, 이 도구의 단부에는 개방된 공동이 형성되어 있는데, 이 개방된 공동은, 단부벽 근처의 원뿔형 부분 및 횡단면에 배치된 단부벽, 회전축 및 이 단부벽으로부터 거리를 두고 위치하는 좁은부분을 갖는다. 예를 들어, 개방 단부에서, 공동은, 제 1 원뿔형 부분과 연결되고 개방 단부 방향으로 넓어지는 제 2 원뿔형 부분을 갖는다.

변형되는 관의 외부 표면에 환형 벌지(annular bulge) 또는 리브(rib)를 형성하기 위해, 공동은 유리하게 환형 홈(groove)을 갖는다. 또한, 변형되는 관의 외부 표면에 환형 홈을 형성하기 위해, 공동은 유리하게 환형 리브를 갖는다.

본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용될 수 있는 또 다른 유형의 도구는 원통형 구성요소를 포함하고, 이 도구의 단부에는 개방된 공동이 형성되어 있는데, 이 개방된 공동은, 단부벽 근처의 원뿔형 부분 및 횡단면에 배치된 단부벽과 회전축을 갖는다. 그리고 또한 이 도구는 공동의 횡축(transverse axis)을 중심으로 피벗가능하게 장착된 다이 바아를 갖는다. 이 다이 바아에 의해 관의 변형중에 내부로부터 관이 형성될 수 있다.

이러한 유형의 도구의 유리한 실시예에서, 공동은 다이 바아가 끼워지는 관형 피스(tubular piece)내에 형성되고, 공동의 단부벽은 다이 바아의 바닥에 의해 형성되어서, 이러한 2개의 부품은 원통형의 하우징에 장착되는데, 이 하우징은 한쪽에는 단부벽을 갖고 반대쪽에는 개구부를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에는 2개의 조오(4)를 가진 개방가능한 다이(2)가 도시되어 있다. 2개의 조오사이에 관(6)이 설치될 수 있다. 관의 자유 단부가 다이(2)로부터 돌출되어 있는 방법으로 이 관이 배치되어 있다. 이들 도면에는 또한 앞면(10)을 갖는 도구(8)가 도시되어 있는데, 이 도구내부에는 공동(12)이 형성되어 있다.

관(6)은 원통형 금속관이다. 상기 관은 길이방향 대칭축(14)을 갖는다.

다이(2)는 관(6)이 변형하는 동안 관을 유지하고 또한 변형된 관의 형상을 부분적으로 형성한다. 다이(2)를 형성하고 있는 2개의 조오(4)는 도면에 도시되지 않은 수단에 의해 서로 압박되는데 이 수단은 당업자에게 공지되어 있다. 따라서, 조오는 관(6)을 조이고 제 자리에 유지한다. 관(6)의 자유 단부(16)는 다이(2)로부터 돌출되어 있다. 관(6)은 관(6)이 다이(2)로부터 돌출되어 있는 부분에서 변형될 것이다.

조오(4)는 변형되는 관의 외부 표면에 다소 상응하는 리세스(18)(recess)를 갖고 있다. 이 리세스(18)의 치수는 관(6)을 잘 조이도록 맞추어진 것이다. 관의 자유 단부(16)가 돌출되어 있는 다이면(20)에서, 부가적인 홈(22)이 각각의 조오(4)내부에 만들어져 있다. 이 홈(22)의 형상은 형성되는 변형물의 형상에 맞추어진 것이다.

도구(8)는 스핀들(spindle)(24)을 포함하는데, 이 스핀들의 단부에 폼 피스(26)가 고정되어 있다. 폼 피스(26)의 내부에 공동(12)이 형성되어 있다. 스핀들(24) 및 폼 피스(26)는 공통의 회전축(28)을 갖는 원통형의 2개 부분으로 이루어져 있다. 이러한 회전축(28)은 관의 축(14)과 교차하고 관의 축에 대해 약 4°의 각도로 경사져 있다.

공동(12)은 앞면(10)에 개구부(30)를 갖고 있다. 개구부(30)의 반대쪽에, 공동(12)은 단부벽(32)을 갖고 있는데, 이 단부벽은 축(28)에 대해 횡방향이다. 단부벽(32)의 양쪽 단부에, 공동(12)은 원추대 표면(frustoconical surface)(34)을 갖는다. 이 원추대는 개구부(30) 방향으로 좁아지는 형상이다. 이 개구부(30)전에,공동(12)의 면적은 다시 넓어진다. 따라서 공동(12)은 좁은부분(36)을 갖는다. 공동(12)은 서로 다른 테이퍼각(cone angle)을 갖는 2개의 원추대가 맞대어져 있는 형상을 하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 다양한 부품들을 도시한다. 도 2에서 쉽게 볼 수 있는 바와 같이, 도구와 다이사이의 상대운동이 발생한다. 다이(2)가 움직이지 않는 반면에, 도구(8)는 관(6)의 축(14)에 평행한 방향으로 병진운동을 할 수 있다고 생각해보자. 따라서, 도구(8)는 다이(2)에 가까이 이동하며 관(6)의 자유 단부(16)가 폼 피스(26)의 공동(12)속으로 삽입된다. 그리고 이 도구는 관의 축(14)을 중심으로 회전한다. 그리고 나서 이 도구는 관(6)을 중심으로 궤도운동을 하게된다. 그리고 도구의 축(28)은 관(6)의 축(14)을 중심으로 원뿔형으로 회전한다. 이 회전운동은 관(6)의 축(14)에 의한 병진운동과 결합된다. 도구(8)를 구동시키기 위한 도구 홀더는 도면에 도시되어 있지 않다. 이러한 도구 홀더는 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명에서 사용한 도구 홀더는 프랑스 특허 제 2,660,219호에 개시된 것과 같은 것이다.

도구(8)가 다이(2)에 가까이 이동함에 따라, 관의 자유 단부(16)가 공동(12)의 단부벽(32)에 접하게 된다. 다이로부터 돌출된 관의 길이와 공동(12)의 깊이가 차이가 나기 때문에 관의 단부(16)가 공동의 단부벽(32)에 접하게 될 때, 도구의 앞면(10)과 다이의 앞면(20) 사이에는 여전히 공간이 존재한다. 도구는 계속해서 궤도운동과 병진운동을 하게 되고 이에 의해 관(6)이 변형된다. 이러한 2개의 운동들의 조합에 의해, 도구(8)는 관(6)에, 특히 자유단부(16)에 축방향 힘을 작용한다. 이러한 축방향 힘은 관의 전체 표면에 작용하는 것이 아니라 국부적으로 작용한다. 이 축방향 힘의 작용 부분은 도구(8)와 함께 회전한다. 따라서 관의 표면둘레를 움직이는 힘이 존재한다. 이러한 힘에 의해 "완만한" 변형이 이루어지고 금속조직이 파괴되지 않는다.

도구(8)가 회전함에 따라, 공동(12)의 원추대 영역(34)도 회전하므로, 관(6)의 자유단부(16)는 변형되지 않는다. 관(6)의 변형은 공동의 좁은부분(36)에서 시작된다. 도구(8)에 의해 관(6)의 재료가 조오(4)내에 형성된 홈(22)속으로 밀어 넣어진다. 동시에, 좁은부분(36)과 개구부(30)사이에 위치하는 공동의 부분이 관의 외부를 형성하여 요구되는 형상이 형성된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 도구(8)는 다이면(20)에 접한다. 따라서 관의 변형이 완성된다. 그리고나서 관의 자유단부(16)가 공동(12)으로부터 해체되고 조오(4)가 개방된다. 따라서 관이 풀어진다.

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시한 방법에 의해 변형된 관을 사용하여 형성된 커플링을 도시한다. 이 커플링에는, 변형된 관(6), 너트(38), 원뿔형 내부표면(42)을 갖는 나사 파이프 이음쇠(threaded nipple)(40), 및 실(seal)(44)이 포함되어 있다. 이러한 다양한 부품은 당업자에게 공지되어 있고 표준화되어 있다. 따라서 상기 부품을 여기에서 상세히 설명하지 않을 것이다. 관을 조오(4)의 홈(22)속으로 밀어넣어서 형성된 외부 벌지(bulge)(46)는 너트(38)의 단부에서 어깨부로서 작용한다. 폼 피스(26)에 의해 외부로부터 형성된 부분은 실(44)을 위한 지지체로서 작용한다. 이 실은 파이프 이음쇠(40)의 앞면에 대해 지탱한다.

도 6은 도구(8)의 또 다른 형태를 도시한다. 따라서 관을 다르게 변형할 수 있다. 개구부(30)와 좁은부분(36) 사이에 위치하는 공동의 부분에서, 공동은 환형 리브(48)를 갖는데, 이 환형 리브는 관(6)의 외부표면상에 홈(50)을 만들기 위한 것이다. 이 홈(50)은 O-링 실(52)을 수용하기 위한 것이다. 관의 변형방법은 이전에 설명한 방법과 동일하다. 따라서, 나머지 단계는 동일하므로 도 4의 단계에 상응하는 도면인 도 6만을 도시한다.

마찬가지로, 도 8은 도 4에 도시한 단계에 상응하는 도면이다. 여기서, 좁은부분(36)과 개구부(30)사이에 위치하는 공동의 부분에 환형 홈(54)이 존재하고 있다. 이 홈(54)에 의해 관의 외부표면상에 제 2 벌지(56)가 형성된다. 따라서 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 벌지(46) 및 제 2 벌지(56)가 존재한다. 제 2 벌지(56)는 파이프 이음쇠(40)의 원뿔형 표면(42)부분에 위치한다. O-링 실(52)은 제 1 벌지와 제 2 벌지(56)사이에 위치한다. 따라서, 원뿔형 표면(42)에서 실링이 이루어진다.

도 10 내지 도 13은 도 1 내지 도 4에 대해 설명한 변형 방법의 또 다른 형태를 도시한다. 이 도면에서 볼수 있는 바와 같이, 여기에서 사용되는 도구는 도 1 내지 도 4, 도 6 및 도 8에 도시한 도구와 매우 다르다. 원칙적으로, 공동(112)이 폼 피스(126)내에 존재한다. 그러나, 공동(112)의 중심에는 횡축(160)을 중심으로 피벗되게 장착된 다이 바아(158)가 존재한다. 폼 피스(126) 및 다이 바아(158)는 지지체(162)내에 형성된 하우징에 장착되어 있다. 이 지지체는 자체적으로 스핀들(124)에 장착되어 있다. 스핀들(124) 및 지지체(162)는 공통의 회전축(128)을 갖는다. 다이(2)에는, 도 1 내지 도 4에 도시한 요소와 동일한 요소가 존재한다. 도 1 내지 도 4에 도시한 다이와 도 10 내지 도 13에 도시한 다이의 유일한 차이점은 홈(22)의 형상이 약간 다르다는 점이다. 이전에 설명한 방법과 같이, 관(6)의 축(14)은 도구의 축(128)과 교차되고 관의 축(14)과 도구의 축(128)사이에 형성된 각도는 약 4°정도이다.

변형 방법은 하기와 같다.

도 10에 도시한 제 1 단계 동안, 도구가 다이(2)에 가까이 이동한다. 따라서 관(6)의 축(14)방향으로 병진운동을 한다. 이러한 병진운동동안, 도구는 또한 상기한 바와 같은 궤도운동을 할 수 있다. 따라서 도구의 축(128)은 관의 축(14)을 중심으로 원뿔형으로 회전한다. 도 10에서 볼수 있는 바와 같이, 다이 바아는 관의 내부벽을 압박한다. 다이 바아의 끝부분은 둥글게 되어 있는데, 이는 다이 바아가 관(6)속으로 쉽게 삽입되도록 하기 위한 것이다. 병진운동이 계속됨에 따라, 다이 바아(158)가 횡축(160)을 중심으로 피벗을 하고 관(6)속으로 들어간다. 폼 피스(126)와 다이 바아(158)의 바닥사이의 접촉부분은 다소 구형(球形)이다. 스프링(164)이 폼 피스를 다이 바아상에 유지한다.

도 11에 도시한 바와 같이 다이 바아가 관(6)속으로 삽입됨에 따라, 다이로 접근하는 도구의 병진운동이 계속되고, 관(6)의 벽이 공동(112)의 단부벽에 접하게 된다. 여기에서, 공동(112)의 단부벽이 다이 바아(158)의 바닥에 의해 형성된다. 이러한 형성과정이 도 12에 도시되어 있다. 도구의 병진운동과 회전운동이 계속된다. 따라서, 이전에 설명한 바와 같이, 관의 자유 단부에 작용하는 축방향 힘이 다소 존재한다. 이러한 축방향 힘은 국부적으로, 즉 관의 표면에서 회전하는 작용부분에 작용한다. 그러나, 외부벽을 통한 변형외에도, 다이 바아를 이용한 관의 내부의 변형도 존재한다. 따라서, 변형된 부분에서 관의 두께를 완벽하게 조절할 수 있다.

변형이 이루어짐에 따라, 도구가 다이로부터 뒤로 물러나게 되고 다이의 조오(4)가 개방되어서 변형된 관이 풀어진다. 그리고 나서 이 관은 도 14에 도시한 바와 같이 커플링을 형성하도록 사용된다. 도 14에 나사 파이프 이음쇠(140)와 결합되어 있는 너트(138)가 도시되어 있다. 물론, 너트(138)는 관(6)이 변형되기 전에 관에 장착된다. 이러한 커플링에서, 관(6)은 또한 너트(138)의 단부를 지탱하는 벌지(146)를 갖고 있다는 것을 주목하자. 이 벌지(146)의 부분에서, 다이 바아(158)를 사용하여 관의 두께가 증가된다는 사실에 주목해야 한다.

도 15에는 도 10 내지 도 13에 도시한 방법에서 사용될 수 있는 도구의 또 다른 형태가 더 자세히 그리고 더 큰 축척으로 도시되어 있다. 여기에는 또한 폼 피스(126) 및 다이 바아(158)가 다시 도시되어 있다. 이 2개의 부품은 지지체 피스(162)에 수용된다. 지지체 피스는 스핀들(124)의 단부에 장착되어 있다. 안정한 위치에서, 폼 피스와 다이 바아의 조립체는 회전축(128)을 갖는다.

다이 바아는 평평한 바닥(166)을 갖는데 이 바닥의 끝부분은 둥근 형태이다. 지지체 피스(162)는 화분의 형상을 하고 있다. 다이 바아의 평평한 바닥(166)은 지지체 피스(162)의 내부 단부벽에 접하고 있다. 다이 바아(158)는 축(128)을 따라 연장된 원추대 돌출부를 갖는다(조립체가 안정한 위치에 있을 경우). 돌출부 단부에서, 원추대 돌출부는 환형 리브를 갖는데, 이 환형 리브의 형상은 관의 내부를 요구되는 형상으로 만들도록 맞춰진 것이다. 따라서 다이 바아의 바닥과 원추대 돌출부 사이에는 횡축(160)이 위치하고 있다. 이 축은 도구의 축(128)을 횡단하는 축이다.

폼 피스(126)는 관 형태의 피스이다. 폼 피스는 링의 방법으로 다이 바아(158)를 덮는다. 다이 바아의 바닥에서, 폼 피스(126)는 다이 바아와 접촉하고 있다. 접촉표면은 다소 구형의 표면이다. 이 표면으로 인해 폼 피스(126)가 피벗하지 않으면서 다이 바아가 피벗할 수 있다. 다이 바아의 원추대 돌출부에서, 다이 바아와 폼 피스사이에 틈새가 존재한다. 이 틈새는 변형되는 관(6)이 통과하도록 하는 것이다. 폼 피스(126)의 외부 표면은 다소 원통형이다. 폼 피스의 외부 표면의 형태는 화분 형태인 지지체 피스(162)의 내부벽의 형태와 잘 맞는다. 탄성링(168)은 다이 바아(158) 및 링(126)에 의해 형성된 조립체를 지지체 피스(162)내에 유지한다.

도 16에는 관의 자유 단부(16)근처에서 관(6)을 변형하는데 사용될 수 있는 도구의 또 다른 형태가 도시되어 있다. 여기서, 다이(2)는 변하지 않는다. 도 16에는 2개의 조오(4), 변형되는 관(6)이 돌출되어 있는 면(20), 및 관을 수용하기 위한 하우징이 도시되어 있다. 변형되는 관의 벽을 수용하기 위한 홈(22) 또한 제공되어 있다.

여기서, 도구는 2개의 분리된 부분으로 이루어져 있다: 한 부분은 폼 소켓(form socket)(226)이고 다른 부분은 경사진 다이 바아(270)이다.

폼 피스(226)는 한쪽 단부가 닫혀 있는 소켓의 형태를 하고 있다. 따라서 이 폼 피스는 공동(212)을 갖고 있다. 이 공동의 형상은 관 및 관의 요구되는 변형 형상에 맞추어진 것이다. 폼 피스(226)는 회전축을 갖는다. 폼 피스가 관(6)의 자유 단부(16)에 위치하고 있을 때 이 회전축은 관의 축(14)과 일치한다. 공동(212)이 개방되어 있는 면의 반대방향 면에서, 폼 피스는 관의 축을 횡단하는 평평한 단부벽(272)을 갖는다.

경사진 다이 바아는 스핀들(224) 및 축(228)을 갖는다. 이 축(228)은 관의 축(14)과 교차되어 있고 관의 축에 경사져 있다. 스핀들(224)의 단부에는 다이 바아 헤드(die bar head)(274)가 장착되어 있는데, 이 다이 바아 헤드는 평평하고 원뿔모양의 앞면(276)을 갖는다. 앞면의 리지(ridge)(278)는 관의 축(14)과 수직하고 있다.

관을 변형하기 위해, 폼 피스(226)가 관(6)의 자유 단부상에 설치된다. 이 폼 피스는 다이(2)에 연결될 수 있다. 이 연결에 의해 축(14)을 따라 폼 피스(226)의 병진운동이 이루어진다. 관의 자유 단부(16)가 공동(212)의 단부벽에 위치한다. 경사진 다이 바아는 궤도운동을 하게 된다. 따라서 다이 바아의 축(228)은 관의 축(14)을 중심으로 원뿔모양으로 회전한다. 이 다이 바아(270)는 또한 축(14)을 따라 다이(2)방향으로 병진운동을 한다. 다이 바아(270)는 앞면(276)을 통해 폼 피스(226)의 단부벽(272)을 압박한다. 이러한 병진운동중에, 리지(278)는 폼 피스(226)의 단부벽(272)과 항상 접촉하고 있다. 이 접촉선이 축(14)을 중심으로 회전한다. 다이 바아(270)는 폼 피스(226)에 다소의 축방향 힘을 작용한다. 이 힘은 전체적으로 관의 자유 단부(16)에 작용한다. 이 힘은 단부벽(272)과 접촉하고 있는 리지(278)에 국부적으로 작용한다. 다이 바아(270)의 궤도운동중에, 힘이 작용하는 부분은 관의 자유단부의 표면주위를 회전한다. 요구되는 변형이 이루어진 후에, 다이 바아 및 폼 피스(226)는 다이로부터 뒤로 물러나게 되고 다이(2)를 개방함으로써 관이 풀어진다.

상기한 모든 방법에 의해 관의 자유 단부 근처에서 관이 변형될 수 있다. 이러한 방법은 경제적인 방법인데 그 이유는 관을 변형하는데 사용되는 에너지가 선행 기술의 방법에 의해 사용되는 에너지보다 적기 때문이다. 또한, 이러한 방법에 의해 금속조직을 파괴하지 않고 금속관이 변형될 수 있다. 이러한 방법의 결과로서, 변형 부분에서 관이 약해지지 않는다. 관의 튼튼함 및 강성은 관의 전체 길이에 균일하게 유지된다.

물론, 본 발명은 상기한 실시예에 의해서만 한정되는 것이 아니며, 각종의 변형예를 포함한다. 그래서, 상기한 각종의 특성은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 청구범위에 포함된다.

Claims (12)

1. 관의 단부(16) 근처에서, 길이방향 축(14)을 가진 관(6)을 변형하기 위한 방법이 있고, 이 방법에서 관(6)은, 요구되는 최종 외부 형상에 상응하는 홈(22)을 갖는 개방가능한 다이(2)내에 위치하고, 관의 자유 단부(16)는 다이(2)로부터 돌출되어 있는 관의 변형 방법에 있어서, 본 발명의 방법은 하기의 단계를 포함하는데, 이 단계는:

   - 다이(2)로부터 돌출되어 있는 관의 단부(16)를 폼 피스(26; 126; 226)의 공동(12; 112; 212)속으로 삽입하는 단계(이 공동은 단부벽(32), 관 및 요구되는 변형에 맞춰 형성된 형상의 측면벽, 및 단부벽(32)의 반대쪽에 위치하는 개구부(30)를 갖는다);

   - 공동(12; 112; 212)의 단부벽(32)에 기대어 관의 단부(16)를 압박하는 단계(공동의 개구부와 다이의 사이에는 어떠한 틈새가 존재한다);

   - 폼 피스(26; 126; 226)를 통해 관의 단부(16)에 필수적으로 축방향 힘을 작용하는 단계(힘의 작용 부분은 관의 길이방향 축(14)을 중심으로 회전하고, 따라서 관이 점차적으로 변형한다);

   - 변형된 관의 단부를 폼 피스의 공동(12; 112; 212) 및 다이(2)로부터 해체하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 폼 피스(26; 126)가, 길이방향 축(28; 128)을 갖는도구(8)내에 형성되어 있고, 이 길이방향 축은 관의 축에 대해 경사져 있고 관의 축과 다소 교차하고 있고, 축방향 힘은 도구를 회전시킴으로써 관의 단부상에 작용하고, 상기 도구는 관의 축(14)을 중심으로 궤도운동을 하고 동시에 도구(8)와 다이(2)가 함께 가까이 이동하는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 공동의 회전축(28; 128)과 관의 축(14)과의 경사각은 2°와 5°사이인 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
4. 제 2 및 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 변형되는 관(6)의 내부벽에 위치하도록 형성된 다이 바아(158)는, 관의 단부(16)가 도구의 공동(112)속으로 삽입될 때 관의 내부벽속으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 폼 피스(226)가 관의 단부(16)에 위치하여 공동(212)의 길이방향 축이 관의 길이방향 축(14)과 상응하고, 외부 도구(270)가 공동(212)이 만들어진 폼 피스(226)면의 반대쪽에 위치하는 면(272)을 압박하는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 외부 도구가 관의 길이방향 축(14)에 대해 경사진 축(228)을 갖는 도구(270)이고, 이 도구가 관의 길이방향 축을 중심으로 궤도운동을 하고 다이(2)방향으로의 병진운동과 결합되는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법.
7. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 관을 변형하는 도구는 다소 원통형 구성요소의 형태이고, 이 도구의 단부에는 개방된 공동(12)이 형성되어 있는데, 이 개방된 공동은, 단부벽(32) 근처의 원뿔형 부분(34) 및 횡단면에 배치된 단부벽(32), 회전축(28) 및 이 단부벽으로부터 거리를 두고 위치하는 좁은부분을 갖는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법을 수행하기 위한 도구(8).
8. 제 7 항에 있어서, 공동(12)이, 개방 단부(10)에, 제 1 원뿔형 부분에 연결되고 개방 단부(10) 방향으로 넓어지는 제 2 원뿔형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 도구.
9. 제 7 항 및 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 공동(12)이 환형 홈(54)을 갖는 것을 특징으로 하는 도구.
10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 공동(12)이 환형 리브(48)를 갖는 것을 특징으로 하는 도구.
11. 제 4 항에 있어서, 도구가 다소 원통형 구성요소를 포함하고, 이 도구의 단부에는 개방된 공동(112)이 형성되어 있는데, 이 개방된 공동은, 단부벽 근처의 원뿔형 부분 및 횡단면에 배치된 단부벽과 회전축(128)을 갖고, 또한 상기 도구는 공동의 횡축(160)을 중심으로 피벗되게 장착된 다이 바아(158)를 포함하는 것을 특징으로 하는 관의 변형 방법을 수행하기 위한 도구.
12. 제 11 항에 있어서, 공동이 관 형태의 폼 피스(126)내에 만들어져 있는데, 이 폼 피스의 내부에는 다이 바아(158)가 끼워져 있고, 공동의 단부벽은 다이 바아의 바닥에 의해 형성되고, 이 2개의 부품은, 단부벽과 단부벽의 반대쪽 단부에 개구부를 갖는 원통형의 하우징내에 장착되는 것을 특징으로 하는 도구.