KR20030004362A - 소재의 단부영역을 형상가공하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공통 하우징(3)에서 안내되는 두 개의 힘전달 요소(7,9)로 구성되고 소재(2)의 단부영역을 형성하기 위한, 특히 냉간 압연으로 단부영역을 형성하기 위한 장치에 관련된다. 상기 장치는 제 1 압력요소(7,9)는 두 개의 힘전달요소(7,9) 사이에 위치하고 제 2 압력챔버(28)는 제 2 힘전달요소(9)에 할당된다. 제 1 힘전달요소(7)가 떠받치는 위치에 있을 때, 제 2 힘전달요소(9)는 소재를 형성하기 위해 제 1 힘전달요소(7)에 대해서 배열될 수 있다.

Description

소재의 단부영역을 형상가공하기 위한 장치{DEVICE FOR SHAPE-FORMING AN END REGION OF A WORKPIECE}

소재를 제 1 유체역학적 구동력 전달요소로 압착시켜 셋팅하며 제 2 유체역학적 구동력 전달요소로 직접 혹은 간접적으로 힘을 적용하여 단부영역을 형상가공하는 것이 알려져 있다. 유체역학적 구동력 전달요소의 개념은 실제로 유압 및(혹은) 공압으로 구동이 가능한 몸체에 관련된다. 소재를 형상가공하기 위해 필요한 가장 큰 힘과 관련하여 유압이 선택된다.

독을 특허 195 11 447 A1은 파이프 단부영역을 형성가공하기에 적합한 장치를 공지한다. 이러한 장치는 파이프를 압축상태로 설정하도록 작동하는 교환 가능한 조(jaw)에 대한 리세스를 포함한다. 제 1 유압 구동 피스톤으로 인해 조(jaw)는 파이프를 압축하는 결합하기 위해 압력이 가해져 구동된다. 제 1 피스톤은 제 1 유압 구동 피스톤의 피스톤 로드가 안내되도록 배치되는 오프닝이 있는 중앙부분으로 구성된다. 두 개의 피스톤은 이러한 방식으로 나란히 동일한 하우징 및 하나의 피스톤 내에서 동축으로 움직일 수 있다.

피스톤 로드가 제 1 피스톤에서 끝과 끝이 연속적으로 개방된 중앙부 오프닝을 통해 연장된 관점에서 볼 때 형상가공 도구가 구비된 제 2 피스톤의 피스톤 로드는 파이프의 단부영역에 힘을 가할 수 있고, 파이프 단부영역은 축방향으로 형상이 가공된다. 이러한 방식으로 단부영역은 형상가공 도구 및 조의 기하학적 모양에 따라 변형되게 된다.

특별한 구조에서 이미 알려진 장치는 세 부분의 하우징으로 구성된다. 제 1 하우징은 환형의 제 1 피스톤이 자체 슬리브를 따라 안내되어 이동이 가능한 제 1 보어(bore) 및 피스톤로드와 함께 제 2 피스톤이 안내되어 이동이 가능한 제 2 보어(bore)를 갖는다. 제 2 보어는 제 1 보어 보다 직경이 비교적 작다. 이러한 방식으로 환형 제 1 피스톤의 슬리브를 맞물리도록 하기 위한 스톱장치(stop) 혹은 숄더부(shoulder)가 형성되는데 제 1 피스톤의 최대 복원위치를 정한다. 유압유(hydraulic fluid)는 스톱장치/숄더부 및 피스톤 슬리브 사이에 있는 제 1 피스톤을 작동시키기 위해 유입될 수 있다. 세 부분으로 된 하우징 추가적인 부분은 제 2 피스톤의 단부를 안내하기 위한 실린더형 보어로 구성된 나사형 하우징 단부를 제 1 하우징영역과 함께 형성한다. 제 1 하우징 영역은 제 2 피스톤의 구동방향에서 스톱장치 혹은 숄더부를 형성한다. 유압 매개물은 파이를 형상 가공한 후에 제 2 피스톤 및 스톱장치/숄더부 사이에 있는 제 2 피스톤의 복원운동에 영향을 주기 위해 제 2 피스톤 및 스톱장치/숄더부 사이에 유입될 수 있다. 유압유를 수용하는 유압 공간은 제 1 피스톤의 슬리브 및 후방 스톱장치/숄더부 사이에 있는 제 1 유압 공간에 대해서 밀봉된다. 세 부분으로 된 하우징의 제 3 영역은 조를 위한 수용영역 및 제 1,2 피스톤 혹은 형상가공 도구의 전방영역을 형성한다. 형상가공 도구는 제 2 피스톤이 복원 운동을 하는 동안 제 1 피스톤이 그에 따라 움직이고 조가 압축상태에서 해제되도록 제 2 피스톤의 피스톤 로드의 전방 단부영역과 연결되어 구성된다. 이와 관련하여, 제 1 피스톤의 오프닝을 갖는 중앙부는 후방 스톱장치 혹은 숄더부로 구성된다. 독일 특허 195 11 447 A1에 공지된 장치로 수행되는 형상가공 공정은 처음부터 끝까지 형상가공 과정을 제어해야 할 뿐만 아니라 형상가공이 시작되기 전에 가공될 도구 및 파이프가 두 개의 피스톤의 결합 때문에 제공되지 않거나 그러지 않을 가능성을 감지해야 하는 단점을 갖고 있다.

본 발명은 형상가공 공정을 더 잘 제어하는 소재의 단부영역을 형상가공할 수 있는 장치에 대한 해결점을 제시한다.

이러한 해결점은 상세설명과 더불어 특허 청구항에 설명된 바와 같이 본 발명의 또 다른 구조 및 실시예를 따른다.

이와 관련하여, 제 1 실시예에서 본 발명은 제 1 힘 전달요소 및 제 2 힘 전달요소 사이에서 제 1 압력공간이 제 1 압력 콘넥터와 통하도록 정렬되고, 제 2 힘 전달 요소는 압력 콘넥터와 통하도록 정렬된 제 1 압력공간을 갖도록 하여 제 1 압력 공간으로 압력 매개물이 유입되어 압축상태의 형상가공 방향에 있는 제 1 힘전달요소를 구동시킨다. 압축 상태로 소재를 설정하기 위해 제 2 힘전달 요소가 전방으로 이동하는 동안 제 1 압력공간에 있는 압력 매개물에 의해 발생되는 압력은 제 1 압력 콘넥터의 방해물을 통해 유지되는데, 정해진 압력에 도달할 때 압력 매개물은 제 1 압력 공간으로부터 방출되어서 제 1 힘 전달요소가 제 1 힘 전달요소에 대해서 움직이도록 하여 소재의 형상가공에 영향을 주기 위해 소재가 압축되어 맞물린 상태를 유지시키며, 소재의 단부영역이 형상가공된 후에, 제 2 힘 전달요소는 제 1 압력공간에 압력 매개물을 새로 유입시켜 처음위치로 후방쪽으로 향해 움직이며, 제 1 힘 전달요소는 그에 상응하여 초기 위치로 복원된다.

이와 관련하여, 제 2 힘전달요소가 전방향으로 움직이는 동안 과도한 압력이 도달한 다음 제 1 압력공간에 있는 압력 매개물의 압력이 제거도어 방출되기 소재 압축연결 압력은 원하는 값으로 균일하게 유지된다. 필요한 압력은 필요한 경우에 있어서 유지된다. 이러한 방식으로 필요하지 않는 고압 및 압력유지를 위해 필요없이 긴 시간, 그와 관련된 성능의 손실 및 고온을 피할 수 있는 이점에 제공된다. 형상가공 공정이 끝난 다음 제 1 힘전달요소는 초기 위치로 이동할 수 있다.

본 발명의 한가지 실시예를 따라서 제 3 압력 콘넥터와 관련된 제 3 압력공간이 제 1 힘전달요소의 복원운동을 위한 드라이브로써 제공된다. 그러나 선택적으로 제 1 힘전달 요소의 복원운동을 위한 드라이브는 복원 스프링으로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예를 따라서 제 1 힘전달요소의 시작위치는 하우징과 제 1 힘전달요소 스탑부 혹은 숄더부 사이에 형성된다. 제 1 힘전달요소를 시작위치에 위치시킬 뿐만 아니라 제 2 힘전달요소의 시작위치를 선택하여, 형상가공에 필요한 제 1,2 힘전달요소 사이의 상대적인 이동경로가 구성된다.

본 발명의 실시예를 따라서 제 1 힘전달요소가 시작위치로 다시 되돌아왔는지를 결정하기 위해 제 1 힘전달요소의 개별적인 위치를 감시할 뿐만 아니라 삽입된 소재를 인식하도록 센서가 구비된다. 이와 관련하여, 개별의 경우에 따른 방식으로 형상가공 공정이 시작되기 전에 적합한 압축 및(혹은) 형상가공 도구가 유효한지 적합하게 위치하였는지가 자동으로 결정될 수 있으며, 형상가공 도구의 적합한 위치 및(혹은) 유효성이 센서에 의해 영향을 받는 비접촉 거리측정으로 결정된다. 또한 센서를 통해 형상가공 도구의 시작위치 및 형상가공이 진행되는 동안의 위치가 감지될 수 있다.

본 발명의 장치의 추가적인 개발관점에서, 형상가공 길이(L)라고 하는 제 2 힘전달요소 및 제 1 힘전달요소 사이의 형상가공 공정을 위한 요구되는 상대적인 이동경로가 첫 번째 공정단계에서 조절가능하게 설정되어 제 1 힘전달요소는 제 1 압력공간 안으로 압력 매개물을 유입시켜 제 2 힘전달요소로부터 멀리 이동하게 되며, 제 2 압력공간에 있는 압력 매개물의 유입을 통해서 압축공정 및 형상가공 공정이 그 후에 진행된다. 따라서 압력 매개물은 제 2 힘전달요소를 해제할 뿐만 아니라 제 1 힘전달요소의 작동을 위해 제 1 압력공간으로 유입됨으로 형상가공 공정을 위한 추가적으로 개선된 제어 가능성의 이점을 갖는다.

이와 관련하여 제 2 구동표면 및 제 1 구동표면 사이의 제 1 압력공간 길이는 바람직하게 형성된 작업경로를 설정하기 위해 소재를 형상가공하기 전에 조절 가능하게 셋팅된다. 그 다음에, 두 개의 힘전달요소는 소재가 압축될 때까지 서로에 대해서 상대적으로 일정한 위치를 유지하는 동안 이동할 수 있다. 그 결과 제 2 힘전달요소는 제 1 힘전달요소에 대해서 압력공간의 정해진 길이를 따라 정확하게 이동이 가능하여서 압축형태로 결합된 소재는 상기 길이를 다라 이송하여 형상가공된다. 형상가공 공정은 제 1 압력공간의 제 2 구동표면 및 제 1 구동표면이 서로 결합되어 끝나게 된다.

장치의 추가적인 구조에서 압력공간의 길이는 길이를 조절가능하게 설정하기 위해 직간접적으로 측정이 가능하다. 특히 상기 길이는 거리센서에서부터의 거리가 압력 공간의 길이의 함수로 변하는 표면 쪽을 향하고 있는 거리센서를 통해 간접적으로 측정이 가능하다. 예를 들어 이러한 형식의 표면은 제 1 힘전달요소의 바깥쪽으로 연장된 원뿔형 외부표면으로 구성된다. 비접촉 측정 거리센서가 사용되는 것이 바람직하다.

형상가공될 소재가 압축연결 및(혹은) 형상가공될 수 있는 시작위치에 있는지에 따라 신호를 발생시키는 비접촉 측정센서가 구비된다. 특히 센서는 가장 가까인 인접한 물체까지의 거리를 측정방향에서 측정하는 거리센서이다. 레이저 센서 같은 센서들이 이미 공지되어 있다.

이러한 경우, 소재는 신호를 발생시키기 위해 시작위치에 배열될 필요가 있다. 특히 압축공정 및(혹은) 형상가공 공정을 제어하기 위해서 콘트롤이 센서와 관련된 신호를 통해 연결되도록 구비된다. 콘트롤에 신호, 특히 자동신호를 전달하여, 압축 및(혹은) 형상가공 공정이 시작된다.

특히 형상가공될 소재의 크기를 비접촉으로 측정하는 것을 형상가공될 소재의 크기를 분명히 측정하도록 수행된다. 예를 들어 만약 파이프가 형상가공되어야 한다면, 파이프 직경을 측정해야 한다. 이로인해 압축공정 및(혹은) 형상가공 공정이 시작되기 전에, 형상가공에 적합한 크기를 갖는 소재가 준비되었는지를 감시하게 된다. 만약 적합한 소재가 시작위치에 있지 않거나 시작위치에 소재가 전혀 있지 않다면, 시작신호는 발행되지 않는다. 형상가공 장치의 원치않는 작동이나 바람직하지 않는 크기의 소재의 작업이 이러한 방식으로 회피될 수 있다. 작업자를 보호하기 위한 안전장치가 단순한 방식으로 유지될 수 있으며, 동시에 너무 큰 소재가 위치하여 장치가 파손되는 것을 피할 수 있는 중요한 이점을 갖는다.

또한 형상가공 공정 및(혹은) 압축공정이 시작되기 전에 적합한 압축 및(혹은) 형상가공 도구가 유효한지 적합하게 위치했는지를 자동으로 결정하는 것이 제안된다. 이와 관련하여 적합한 압축 및(혹은) 형상가공 도구가 유효한지 적합하게 위치했는지에 대한 기능으로써 신호를 발행시키는 비접촉 측정신호를 제공하도록 제안된다. 이러한 방식으로 형상가공 도구의 인식은 적합하지 않은 작동을 못하게 하기 위해 시작신호를 발생시키는 전술된 센서와 조합될 수 있다. 특히, 동일한 센서가 시작위치를 측정하고 형상가공 도구의 유효성 및(혹은) 위치를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우 상기 유효성 및 위치는 선호적으로 초기에 측정되거나 미리 설정된다.

또한 비접촉 방식으로 소재의 형상가공이 계속해서 진행되는 것을 측정하는 센서를 제공하는 것이 제안된다. 특히 센서의 신호를 수신하고 형상가공이 적합하게 수행된 후에 형상가공 공정의 완료에 영향을 주는 콘트롤이 제공된다.

본 발명의 장치는 두가지의 실시예와 관련되어 도면을 참고로 설명될 것이다.

본 발명은 소재의 단부영역을 형상가공하기 위한, 특히 냉간압연으로 파이프의 단부영역을 형상가공하기 위한 장치에 관련된다.

도 1은 시작위치에 있는 형상가공 장치의 종단면도.

도 2는 초기 위치에서 수용된 소재를 갖는 도 1에 도시된 형상가공 장치.

도 3은 소재를 압축 연결한 후의 형상가공 장치.

도 4는 형상가공을 마무리 상태의 형상가공 장치.

도 5는 제 2 힘전달요소가 이미 시작위치로 돌아갔을 때 복원되는 동안 중간위치에 있는 형상가공 장치.

도 6은 형상가공 길이(L)가 조절 가능한 기능을 갖는 또 다른 실시예에서의 형상가공 장치가 초기위치에 있는 것을 도시.

도 7은 삽입된 파이프 단부와 함께 도 6에 도시된 도면.

도 8은 형상가공 길이(L)를 설정한 뒤의 도 6에 도시된 형상가공 장치.

도 9는 소재가 제 1 힘 전달요소 압축으로 연결된 지점에 도달했을 때 도 8의 도시된 형상가공 장치.

도 10은 형상가공 공정이 완료되 후의 도 9에 도시된 형상가공 장치.

* 부호 설명 *

1 : 형상가공 장치3 : 베이스 하우징

4 : 실린더표면5 : 수용 하우징

7 : 링 피스톤9 : 내부 피스톤

11 : 피스톤 로드11a : 연장부

13 : 압축도구15 : 회전방지장치

21 : 씰

도 1은 형상가공 장치(1)의 종단면도이다. 형상가공 장치(1)는 실린더표면(4)이 형성되도록 중앙 실린더 보어를 갖는 베이스 하우징(3)을 포함한다. 베이스 하우징(3)의 개방된 단부 영역(open end region)에서 수용 하우징(receiving housing)(5)은 압축 조(compression jaw) 역할을 하는 조(31)를 수용하도록 배열된다. 실린더 표면(4)은 외부 링피스톤(7)으로 구성된 제 1 힘전달요소의 움직임을 안내하고 내부 피스톤(9)으로 구성된 제 2 힘전달요소의 움직임을 안내하기 위한 가이드 표면으로 구성된다. 내부 피스톤(9)은 실린더형 보어의 막힌단부를 완전히 채운다. 내부 피스톤(9)의 피스톤 로드(11)는 실린더 보어의 개방단부 쪽 방향으로 연장된다. 피스톤 로드(11)는 외부 피스톤(7)의 중앙 실린더 보어에 수용되고 압축도구(13)와 연결된 연장부(11a)와 고정 결합된다. 그러므로 외부 피스톤(7)은 연장부(11a) 혹은 피스톤 로드(11)가 형상가공 도구로 작동하는 압축도구(13)와 연결되도록 하는 회전방지장치(15) 및 피스톤 로드(11)의 움직임을 안내하기 위한 가이드를 형성한다.

회전방지장치(15)는 바이오닛 락(bayonet lock)과 비슷한 방식으로 작동한다. 압축도구(13)의 잠금 돌출부(locking projection)(16)는 피스톤 로드(11)의 연장부(11a)의 축방향으로 선형으로 이동하여 연장부(11a)에 있는 리세스 안에 배열되며 그 후에 연결부를 고정시키기 위해 피스톤 로드(11)의 종방향 축에 대해서 피봇된다.

베이스 하우징(3)은 유압 매개물이 베이스 하우징의 내부로 유입되거나 베이스 하우징(3)으로부터 배출될 수 있는 제 1 압력 연결부(25)로 구성된다. 베이스 하우징(3)에 있는 제 1 압력 공간(26)은 제 1 압력 콘넥터(25)와 통하고, 압력 공간은 실린더 표면(4)의 외부에 배열되며, 외부 피스톤(7)의 제 1 구동표면(10) 및 내부 피스톤(9)의 제 2 구동표면(12)에 의해 제한된다. 제 1 압력공간(26)은 형상가공 장치(1)의 작동조건의 기능으로써 비교적 크거나 작은 공간으로 구성되고 제 1 압력 컨넥터(도 1-5)에 대해서 여러 가지 위치에 배열될 수 있다. 그러나 각각의 작동 조건에서 제 1 압력 컨넥터(25)는 제 1 압력공간(26)과 통한다.

특히 제 1 압력공간(26)은 제 1 구동표면(10) 및 제 2 구동표면(12)이 부분적으로 원뿔 표면과 같이 구성됨에 따라 방사형 방향으로 외부를 향해 연장된다. 도 3,4에 도시된 바와 같이, 제 1 구동표면(10) 및 제 2 구동표면(12)은 다른 피스톤(7,9)들에 대한 스톱장치 혹은 숄더부를 나타내고 환형으로 된 추가적인 영역으로 구성된다.

제 1 압력공간(26)은 피스톤 로드(11) 및 외부피스톤(7)의 내부표면 사이의 씰, 외부 피스톤(7)의 외부표면 및 실린더표면(4) 사이의 씰 그리고 실린더표면(4) 및 내부 피스톤(9)의 외부표면 사이의 씰에 의해 베이스 하우징(3)의 실린더 보어에 대한 개방단부 및 닫힌단부에 대해서 밀봉된다. 상기 씰들은 번호 (21)로 표시되었다.

실린더보어의 닫힌단부 영역에서, 제 2 압력 콘넥터(27)와 통하는 베이스 하우징(3)에 제 2 압력 공간(28)이 추가적으로 제공된다. 제 2 압력공간(28)은 실제로 0으로 변할 수 있는 가변체적을 갖는다.

제 1 압력 공간(26)으로부터 멀어지는 외부 피스톤(7)의 측면에서 제 3 압력 공간(51)이 피스톤 및 하우징 삽입부(52) 사이에 있는 외부 피스톤(7) 전방에 압축 및 형상가공 장치에 형성되며, 제 3 압력 공간은 제 3 압력 콘넥터(50)와 통한다. 상기 제 3 압력 공간(51) 외부 피스톤(7)을 시작위치점으로 복원시키기 위한 드라이브 역할을 한다.

수용 하우징(5)은 소재를 압축상태에 놓기 위해 피스톤(7,9)의 작동을 통해, 즉 피스톤의 축방향 이동을 통해 작동이 가능한 조(31)에 대한 수용공간을 형성한다. 예를 들어 조(31)는 독일 특허 195 11 447 A1에 도시된 조 같이 동일한 방식으로 작동 및 구성된다.

도 1-5에 도시된 오른쪽 후방단부에서 조(31)는 외부 치수와 상응하는 소재가 형상가공장치에서 압축되어 배열될 경우 자체적으로 막히는 원형으로 둘러쌓인 그루브 형태의 리세스를 포함한다. 형상가공 리세스(33)는 소재를 형성가공시키는 역할을 한다. 선택적으로 형성가공은 도시된 압축도구(13) 대신 제공되고 피스톤 로드(11)과 연결이 가능한 선택적인 압축도구의 기하학적인 모양을 선택하여 영향을 받을 수 있다.

압축도구가 자유후방단부 축방향 뒤의 영역보다 작은 외부직경을 갖는 자유단부에서 압축도구(13)는 측정밴드(measurement band)(8)로 구성된다.

조(3)를 향해 연장되는 개별의 연장부(11a) 혹은 피스톤 로드(11)의 자유단부 영역에서 내부 피스톤(9)은 연장부(11a)의 외부 둘레를 형성하는 원뿔 모양의 영역(6)으로 구성된다.

두 개의 보어는 베이스 하우징(3) 및 수용 하우징(5)으로 형성된 완성된 하우징에 형성되는데, 두개의 보어는 형상가공 장치(1)의 중앙 종방향 축에 대해서 방사방향으로 연장된다. 센서(S1 혹은 S2)는 각각의 보어에 정렬된다. 센서(S1)는 센서(21)가 압축도구(13)의 측정밴드(8) 쪽을 향하고 있는 압축도구(13)를 식별하는 역할을 하고 센서(S1) 및 측정밴드(8) 사이의 거리의 기능으로써 개별의 압축도구(13)를 식별할 수 있다.

센서(S2)는 원뿔형 표면(6)의 위치를 결정하거나 센서(S2)에 대한 실린더형 둘레표면과 연장부(11a)의 이동을 통해 내부 피스톤(90)의 연속적인 이동이 감지되도록 내부 피스톤(9)에 연결된 연장부(11a)의 원뿔형 표면(6)쪽으로 센서(S2)가 향하는 내부 피스톤(9)의 기본위치를 성립시키는 역할을 한다.

형상가공 장치(1)의 작동의 예가 설명될 것이다.

도 1에 도시된 형상가공 장치의 위치에서 시작하여 초기에 파이프(2)의 단부 같은 소재가 파이프의 안쪽단부가 압축도구(13)에 안착될 때까지 형상가공 장치 안으로 유입되는데, 형상가공 장치의 시작위치는 도 2에 도시된다. 도 3에 도시된 바와 같이 압력 공간(28)은 가압된 매개물로 채워져 도 3에 도시된 왼쪽 방향으로 내부 피스톤(9)을 이동시킨다. 제 1 압력공간(26)의 압력 콘넥터(25)가 제 2 압력 공간(28)의 압력이 채워지는 제 1 단계가 진행되는 동안 닫히기 때문에, 내부 피스톤(9)의 공급력은 제 1 압력공간(26)에 있는 압력 매개물을 통해 외부 피스톤(7)으로 전달되어서 상기 피스톤이 내부 피스톤(9)의 변위에 따라 동일한 방향으로 이동하도록 하며, 두 개의 피스톤(7,9)의 연속적인 이동과 함께 조(31)는파이프(2)의 외부표면 위의 위치로 밀리고 파이프를 압축시키며, 외부 피스톤(7)은 제 3 압력 공간(51)에 있는 압력 매개물을 방출 방식으로 외부를 향해 밀어낸다. 일단 파이프(2)가 압축되면, 원하는 압축력에 상응하는 과잉압력에 도달할 때까지 제 1 압력공간(26)에 있는 압력 매개물에서 압력이 상승한다. 과잉압력에 도달했을 때, 압력 콘넥터(25)가 열려서 제 1 압력 공간(26)에 있는 압력 매개물이 압력 공간 밖으로 유동될 수 있도록 한다. 이러한 방식으로 내부 피스톤(9)이 연속적으로 공급운동을 할 수 있고, 피스톤은 고정된 위치에 있는 외부 피스톤(7)에 대해서 좀더 많이 이동하게 되며, 내부 피스톤(9)의 환형표면과 외부피스톤(7) 사이의 공간이 다 사용될 때까지 압축작업을 수행한다.

압축 작업을 완료할 때, 제 2 압력공간(25)의 압력 콘넥터(27)는 해제위치로 이동하고 압력 매개물은 제 1 압력 콘넥터(25)를 통해 제 1 압력 공간(26)으로 들어가고, 이러한 방식으로 내부 피스톤(9)은 오른쪽 방향으로 해서 시작위치로 이동하며, 도 5에서 볼 수 있다. 그 후에 압력 매개물은 제 3 압력 콘넥터(50)를 통해 제 3 압력 공간(51)으로 들어가고 마찬가지로 외부 피스톤(7)은 오른쪽 방향으로 해서 도 1,2에 도시된 바와 같이 시작위치로 이동하게 된다. 외부 피스톤(7)의 단부위치가 정해지거나 외부 피스톤(7) 및 하우징 사이에 있는 스톱장치부재(stop member)(도시 안됨)에 의해 주어진다.

도 6-10에 도시된 형상가공 장치의 실시예에 대해서, 도 1-5를 따라 설명된 실시예로 수행되는 기능에 추가하여 소재를 작업하는 필요한 형상가공 길이(L)가 첫 번째 기능적인 단계에서 가변적으로 조절이 가능한 기능이 추가적으로 수행된다.

그러므로 수용공간(18)은 안쪽으로 향하는 피스톤 로드(11)의 축방향에 있는 회전방지장치(15)로부터 바깥쪽으로 연장되며, 압축 스프링(17)은 수용공간에 수용된다. 압축 스프링은 틈이 피스톤 로드(11)의 후방단부에 형성된 표면(14) 및 압축도구(13) 사이에 만들어진 위치로 압축도구(13)를 누른다. 그에 따라서 틈은 그 폭으로 인해 피스톤 로드(11)에 대해서 압축도구(13)가 움직이도록 하는 피스톤 로드(11) 및 압축도구(13) 사이에 있는 회전방지장치(15) 영역에 구성된다.

개별의 가동성 요소 사이에 배열된 씰(21)에 추가하여 가이드 링(19)은 피스톤(7,9)의 움직임을 안내하기 위해 제공된다.

또한 센서장치는 도 6-10에 도시된 실시예와 같이 가변적으로 구성된다. 이와 관련하여 조(31)는 조(31)의 외부표면으로부터 안쪽 방사형으로 연장된 측정 그루브(35)를 포함한다. 측정 그루브(35) 대신에, 도 6-9에 도시된 그루브와는 달리 조(31) 주위에 원주방향으로 연장되지는 않지만 조 위에서 하나의 위치 혹은 여러위치에 구성된 단일형 압입부(indentation)인 측정압입부가 제공된다. 이러한 경우 적합한 위치선정이 거리센서에 대해서 관찰되어야 하며, 그 기능이 자세히 설명될 것이다.

조(31)는 레이저 방출 같이 조(31)의 외부로부터 형상가공장치에 압축으로 고정된 고재로 직접 전자기 방출을 하게 하고 방사형 방향으로 연장된 측정 오프닝(29)을 포함한다. 측정 오프닝(29)은 형상가공 공정의 과정이 측정될 수 있도록 형상가공 리세스(33)의 내부에서 종단된다.

도 1-5에 도시된 실시예의 변형체에서, 원뿔형 표면(6)은 조(31)를 향해 회전된 외부 피스톤(7)의 자유단부에 구성되는데, 원뿔형 표면(6)은 외부 피스톤(7)의 외부둘레를 형성한다.

센서를 수용하기 위한 도 1-5에 도시된 실시예에 대해서 전술된 보어에 추가하여, 도 6-10에 도시된 실시예의 보어들은 거리센서(37,39)로 구성된다. 거리센서(37,39)는 방사형 안쪽 방향으로 놓인 가장 가까인 인접한 물체까지의 거리를 측정하거나 그와 관련된 전체표면까지의 거리를 측정한다. 도 6에 도식적으로 도시된 바와 같이, 제 1 거리센서는 콘트롤(41)과 함께 제 1 신호리드(signal lead)(43)를 통해 연결된다. 또한 제 2 거리센서(39)는 콘트롤(41)과 함께 제 2 신호리드(45)를 통해 연결된다. 콘트롤(41)은 6개의 발광 다이오드(49)로 구성된 디스플레이 장치(47)와 연결된다. 발광 다이오드(49)는 작동상태를 표시하고 형상가공 장치(1)의 측정된 작동상태를 표시하는 역할을 한다.

도 6-10에 도시된 장치를 사용하여, 장치는 제 1 거리센서(37)를 통해 압축도구(13)의 측정밴드(8)에 대한 제 1 거리를 측정한다. 측정 밴드에서 외부직경은 압축도구 형식의 특성측정이다. 피스톤 로드(11) 혹은 다른 도구와 연결이 가능한 각각의 압축도구는 다른 외부직경을 갖는 측정밴드를 갖는다. 측정밴드(8)에 대한 거리 및 압축도구(13)의 외부 직경에 따라서, 제 1 거리센서는 콘트롤(41)에 전송되는 측정신호를 발생시킨다. 지능형 마이크로프로세서 콘트롤(intelligent microprocessor-configured control) 같이 형성된 콘트롤(41)은 측정신호를 통해 도구의 존재여부를 인식한다.

제 2 거리센서(39)는 조(31)에 있는 측정 그루브의 하단까지의 거리를 측정한다. 그루브 하단까지의 거리는 조(31)의 형태에 대한 대표적인 측정이다. 제 2 거리센서(39)는 제 2 신호리드(45)를 통해 콘트롤(41)에 측정신호를 발생시킨다. 콘트롤(41)은 조(31)를 인식한다.

조(31) 및 압축도구(13)는 파이프 형태, 주로 외부직경이 정해진 파이프를 형상가공하는 역할을 한다. 압축도구 및 조에 관한 정보로부터, 콘트롤(41)은 어떠한 형태의 파이프가 소재와 조합되어 형상가공될 수 있는지를 결정한다.

도 7에 도시된 바와 같이 만약 파이프가 압축도구(13)의 수용 오프닝(20)에 수용되고 오른쪽으로 화살표에 의해 도시된 바와 같이 힘에 의해 충격이 가해지면, 파이프(2)의 형상가공이 시작된다. 만약 힘이 로드후방표면(14)에 대해서 스프링(17)의 반대힘을 극복하도록 압축도구(13)를 이동시키기에 충분히 크다면, 압축도구(13)는 조(31)로부터 이격되어 위치한다. 그 결과 제 1 거리센서(37)는 파이프(2)의 외부표면까지의 거리 혹은 공간을 측정할 수 있다. 제 1 거리센서(37)는 제 2 신호리드(43)를 통해 콘트롤(41)에 상응하는 측정신호를 전송한다. 콘트롤(41)은 파이프가 적합한 외부직경을 갖는지 혹은 적합한 측정신호가 수신되었는지를 감시한다. 만약 이러한 경우 콘트롤(41)은 압축과 형상가공 공정을 시작하게 된다.

이와 관련하여, 도 8에 도시된 바와 같이 외부 피스톤(7)은 왼쪽 방향으로 도 8에 도시된 축방향에서 형상가공 길이(L)를 따라 이동하게 된다. 이러한 운동이 달성되도록 하기 위해, 유압 매개물은 제 1 압력 콘넥터(25)를 통해 제 1 압력 공간(26)으로 유입된다. 이러한 과정이 진행되는 동안, 제 1 거리센서(37)는 외부 피스톤(7)의 원뿔형 표면(6)까지의 거리를 측정하고 연속적으로 측정신호를 콘트롤(41)에 전송한다. 일단 제 1 구동표면(10)의 환형 표면과 제 2 구동표면(12) 사이의 거리가 형상가공 길이(L)와 동일하고 제 1 거리센서(37)가 상응하는 측정신호를 콘트롤(41)에 전송하면, 콘트롤(41)은 외부 피스톤(7)의 운동이 멈추도록 하기 위해 유압 매개물이 제 1 압력 공간(26)으로 유입되는 것을 차단한다.

그후로부터 도 9,10에 도시된 바와 같이 파이프(2)의 실제압축과 형상가공이 시작되는데, 도 1-5에 도시된 실시예에 대해서 설명된 바와 같으며, 콘트롤(41)은 제 2 압력 콘넥터(27)를 통해 유압 매개물이 제 2 압력 공간(28)으로 유입이 시작되도록 한다. 도 9에 바와 같이 도시된 작동조건 다음에 압축 및 형상가공 작업이 완료되며, 도 1-5에 도시된 실시예에 대해서 이미 설명되었다.

조(31)의 압축작업이 빠른 방식에 효과가 있는 한, 일단 내부 피스톤(90)이 최대 연장위치에 도달하면 왼쪽 축방향으로 내부 피스톤(9)의 연속적인 운동으로 조(31)를 통해 파이프(2)가 미끄러지지 않도록 한다. 예를 들어 만약 조(31) 및(혹은) 파이프 외부표면의 표면 거칠기가 낮기 때문에, 이러한 형태의 미끄러짐이 발생하면, 구동표면(10,12)(도 8에 도시된 작동상태 참조) 사이의 거리조절은 구현될 수 있다. 이러한 경우 형상가공 길이(L)는 실제로 파이프(2)의 단부가 축방향으로 형상가공되는 실제경로에 적확하게 일치하지 않는데, 그러나 원하는 형상가공 경로의 정밀한 예비조절이 가능하다. 형상가공 길이(L) 및 실제 형상가공 경로 사이를 불균형하게 할 수 있는 추가적인 요소는 외부 피스톤(7) 및 조(31) 사이의 연결재료의 탄성력 혹은 항복성(yieldability)이다. 특히 노이즈를 줄이거나 마모를 방지하는데 효과적인 재료 같은 탄성재료가 사용될 수 있다.

파이프(2)의 단부영역이 축방향으로 형상가공 도구(13)에 의해 힘이 가해져 형상가공됨에 따라서, 제 2 거리센서(39)는 측정 오프닝(29)을 통해 파이프(2)의 외부둘레 주변을 형상가공하여 만들어진 굽힘부 혹은 벌지(bulge)(36)까지의 거리를 측정한다. 상응하는 신호는 제 2 거리센서에 의해 제 2 신호리드(45)를 통해 콘트롤(41)로 연속적으로 제공된다. 파이프의 형상가공이 조(31)에 대해서 형상가공 도구(13)를 연결하여 끝난 후에, 실제 측정값은 원하는 값에 비교되고 벌지(36)가 원하는 외부직경을 달성했는지를 결정한다. 선택적으로 형상가공은 일단 벌지(36)가 원하는 외부직경을 얻었는지를 결정하면 완료될 수 있고 콘트롤은 형상가공 공정을 중단할 수가 있다. 이러한 경우 형상가공 길이(L)는 충분히 긴 형상가공 경로가 가능하도록 한다.

축방향에서 왼쪽으로 내부 피스톤(90)의 스트로크(stoke) 운동을 완료한 다음, 제 2 압력 공간(28)은 가압된 상태에서 해제되는데, 다시말해 그 안에 있는 유압 매개물이 제 2 압력 콘넥터(27)를 통해 흘러나가도록 한다. 또한 제 1 압력 공간(26)에 있는 압력 매개물은제 1 압력 콘넥터(25)를 통해 흘러나간다. 이러한 방식으로, 내부 피스톤(9)은 오른쪽으로 향한 축방향으로 제 2 압력공간(25)에 있는 압력 매개물의 영향으로 이동하게 된다. 그후에, 차단밸브의 오프닝을 통해, 제 1 압력 공간(26)의 유압 매개물은 압력공간(26)으로부터 흘러나오도록 방출된다. 외부 피스톤(7)은 도 6에 도시된 바와 같이 시작위치로 돌아가기 위해서 여러개의 도시되지 않은 스프링으로 발생되는 스프링 힘에 의해 초기위치로 돌아간다. 이러한 방식으로, 조(31)는 파이프가 제거될 수 있도록 형상가공 파이프(2)를 해체시킨다.

일단 지금까지 설명한 작업단계, 작업조건 등이 성공적으로 종결되면, 각각의 상태는 발광 다이오드(49)로 표시된다. 이와 관련하여, 콘트롤(41)은 디스플레이 장치(47)를 제어한다. 총 6개의 발광 다이오드(49)가 발광은 일련의 성공적으로 완료된 형상가공 공정과 관련하여 다음과 같은 의미를 갖는다.

1. 발광 다이오드 : 압축 및 형상가공 도구가 적합하게 배열됨

2. 발광 다이오드 : 파이프 외부직경이 형상가공 도구에 적합함.

3. 발광 다이오드 : 외부 피스톤의 전방향 이동과 형상가공 길이(L)의 셋팅이 완료됨.

4. 발광 다이오드 : 파이프가 압축됨.

5. 발광 다이오드 : 파이프가 형상가공되고, 결과는 만족스러움.

6. 발광 다이오드 : 복원 스트로크가 완료되고 파이프는 제거될 수 있음.

만약 오류가 발생하면 그 동안 작동상태 혹은 작동단계를 나타내는 디스플레이 장치(47)를 판독하여 결정된다. 특히 도시되지는 않았지만 추가적인 발광 다이오드는 형상가공 공정이 방해될 때 표시하거나 발광하도록 제공된다. 선택적 혹은 추가적으로, 상응하는 작동상태를 나타내기 위해 발광 다이오드의 간헐적으로 들어와 오류가 표시될 수 있다. 또한 발광 다이오드가 들어오지 않지만 추후에 연속적으로 불이 들어오는 것은 오류가 발생했다는 것으로 해석될 수 있다.

Claims (14)

1. 소재(2)의 단부영역을 형상가공하는 장치, 특히 파이프 단부영역을 냉간압연으로 형상가공하기 위한 장치에서, 힘전달이 형상가공에 영향을 주는 제 2 유체역학적 힘전달요소(9) 및 제 1 유체역학적 힘전달요소(7)가 제공되고 힘전달요소(7,9)들은 동축으로 안내되도록 이동되고 하나의 동일한 하우징(3) 내에 배열되는데 있어서,

   제 2 전달요소(9) 및 제 1 힘전달요소(7) 사이에서 제 1 압력 콘넥터(25)와 통하는 제 1 압력공간(26)이 배열되고, 제 2 압력 콘넥터(27)와 연결된 제 2 압력공간(28)이 제 2 힘전달요소(9)에 대해서 배열되어서 그 안에 있는 압력 매개물의 유입으로 제 2 힘전달요소(9)를 압축 및 형상가공 장치에 대해서 움직여서 소재(2)를 압축하여 셋팅하기 위해 제 2 힘전달요소(9)가 전방향으로 이동하는 동안, 제 1 압력공간(26)에 둘러쌓인 압력 매개물의 압력이 제 1 압력 콘넥터(25)를 차단하여 유지되고, 정해진 과잉 압력에 도달했을 때, 압력 매개물은 제 1 압력공간(25)으로부터 방출되어 제 2 힘전달요소(9)가 제 1 힘전달요소(7)에 대해서 이동할 수 있도록 하여 소재의 형상가공에 영향을 주기 위해 소재가 압축연결상태를 유지하도록 하고,

   소재(2)의 단부 영역이 형상가공 된 후에, 특별한 드라이브(50,51)로 인해 제 2 힘전달요소(9) 및 제 1 힘전달요소는 제 1 압력공간(26)에 회복된 압력 매개물을 유입시켜 시작위치로 되돌아가게되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제 3 압력 콘넥터(50)에 연결된 제 3 압력공간(51)은 제 1 힘전달요소(7)의 복원운동을 위한 드라이브로써 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 복원 스프링은 제 1 힘전달요소(7)의 복원운동을 위한 드라이브로써 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 한 항에 있어서, 제 1 힘전달요소(7)의 시작위치는 하우징(3) 및 제 1 힘전달요소(7) 사이에 구성된 스톱장치 혹은 숄더부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서, 압축 및(혹은) 형상가공 공정이 시작하기 전에, 적합한 압축 및(혹은) 형상가공 도구(13,13)가 유효한지 적합하게 위치되었는지가 자동적으로 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 소재(13,31)의 적합한 위치 혹은 유효성은 센서(S1)로 영향을 받는 비접촉 거리측정을 통해 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서, 형상가공 소재(13,31)의 기본위치및 작업경로를 따라 움직이며 형상가공 공정이 진행되는 동안의 위치는 센서(S2)에 의해 감지되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서, 소재(2)의 형상가공을 위해 제공된 작업경로(형상가공 길이(L))의 조절에 영향을 미치기 위해 제 1 힘전달요소(7)는 압축 및 형상가공 공정이 시작되기 전에 제 1 압력공간(26)으로 압력 매개물의 유입을 통해 위치가 고정된 제 2 힘전달요소(9)로부터 멀어지게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 정해진 작업경로를 설정하기 위해 소재(2를 형상가공하기 전에 제 1 압력공간(26)의 길이는 제 1 구동표면(10) 및 제 2 구동표면(12) 사이에서 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 제 1 압력공간(26)의 길이는 원하는 값으로 조절가능하게 설정하기 위해 직간접적으로 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 길이는 거리센서(37)로부터의 거리가 압력공간(26)의 길이 함수로써 변하고 표면(6) 쪽으로 향하는 거리센서(37)를 통해 간접적으로 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 한 항에 있어서, 비접촉 측정은 형상가공될 소재가 시작위치에 있는지, 압축되었는지 이미 형상가공 시작되었는지를 결정하기 위해 수행될 수 있으며, 측정결과의 함수로써 신호가 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 형상가공될 소재(2)까지의 거리는 비접촉 측정을 통해 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 8 항 내지 제 12 항 중 한 항에 있어서, 압축도구(13)의 적합한 위치 및 유효성은 소재(2)의 시작위치를 측정하는 동일한 센서(37)를 통해 결정될 수 있으며, 시작위치의 측정은 일단 소재(2)가 시작위치에 오면 분명해지는 것을 특징으로 하는 장치.