KR20080031404A - 케이블 또는 튜브의 외면 상에 환형 홈을 형성하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형부재(10)의 외면에 나선형의 홈(14)을 형성하기 위한 장치(100)를 제공한다. 상기 홈은 원통형 컷팅요소의 컷팅 수단이 홈을 형성하도록 튜브 주위에 원통형 컷팅요소(120)를 회전시킴으로써 형성된다. 한번의 원통형 컷팅요소의 회전은 튜브의 표면에 다수의 홈이 형성되게 한다.

회전가능 위치맞춤 수단, 원통형 컷터, 컷팅 수단, 컷터 회전 수단, 베어링

Description

케이블 또는 튜브의 외면 상에 환형 홈을 형성하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING ANNULAR GROOVES ON THE OUTER SURFACE OF A CABLE OR TUBE}

본 발명은, 케이블 또는 튜브와 같은 선형부재의 처리에 관한 것으로, 특히 외면에 일련의 환형 홈을 형성하기 위해 선형부재를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

EP 765 214에는 스무스 보어 튜브(smooth bore tube)의 외벽에 일련의 평행 홈을 형성하는데 적합한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 이 장치를 통하여 튜브가 통과될 때 그 튜브 둘레에 배치되는 3개의 롤러를 포함한다. 그 다수의 롤러에 홈이 파이고, 그 홈이 파진 롤러들의 회전은 그 튜브의 외면 내에 연속하여 홈을 형성한다.

EP 765 214에 개시된 장치의 한계 중 하나는 롤러의 삼각 배열이 튜브가 통과되는 틈을 형성한다는 것이다. 이러한 배열의 외형은 작은 튜브, 예컨대 3mm 또는 그 이하의 직경을 갖는 튜브를 처리하는데 곤란하다는 것을 의미한다.

2004년 9월 24일자 출원된 우리의 동시 계속출원중인 GB 0421439.1에는 유사한 일련의 평행 홈을 스무스 보어 튜브의 외벽에 형성하는 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 튜브에 홈을 형성하기 위해 홈이 파진 2개의 대향된 롤러를 포함하고, 그들 사이를 홈을 파기 위한 튜브가 통과한다. 더욱이, 2개의 대향된 위치맞춤 수단이 상기 대향된 롤러에 대한 튜브의 위치를 유지하기 위해 제공된다. 이러한 배열은 2개의 대향된 롤러가 작은 튜브, 예컨대 3mm 이하의 직경을 갖는 튜브에 아주 가깝게 홈들을 함께 형성할 수 있게 한다.

상기 EP 765 214 및 GB 0421439.1에 개시된 접근방식의 단점 중 하나는 작은 직경의 튜브에 홈을 형성하기 위해서는 홈을 형성하는 롤러를 회전시키기 위해 작은 베어링들이 필요하다는 것이다. 경제적으로 실행 가능한 홈이 파진 튜브조직(tubing)을 생성하는 처리속도를 달성하기 위해서는, 매우 높은 속도, 예컨대 10,000rpm 이상의 속도로 이들 베어링을 회전시킬 필요가 있다. 상기와 같은 속도 정도의 오랜 기간의 동작은 베어링의 동작 수명의 상당한 감소를 야기한다. 그 원심력은 베어링 내의 윤활유가 실(seal)의 범위를 넘어 방출되게 하고, 이는 베어링의 때 이른 파손을 야기한다. EP 765 214 및 GB 0421439.1 모두에 기술된 장치의 디자인은 베어링의 동작 수명을 연장하는 능동 냉각 및 윤활성 측정의 이용을 방지하는 작은 베어링의 사용을 필요로 한다.

본 발명의 제1특징에 따른 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치는, 내면이 다수의 컷팅 수단으로 이루어진 원통형 컷터와; 상기 원통형 컷터의 내면에서 가늘고 긴 부재를 홀딩하기 위한 용도로 구성된 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단을 포함하며, 상기 원통형 컷터가 컷터 회전 수단 내에 수용되고, 상기 컷터 회전 수단의 회전이 상기 원통형 컷터를 회전하게 하고, 상기 원통형 컷터의 회전이 상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단 및 상기 원통형 컷터의 내면에서 홀딩된 가늘고 긴 부재를 상기 원통형 컷터의 내면에서 회전하게 하여, 상기 가늘고 긴 부재를 상기 원통형 컷터를 따라 진행시켜 상기 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성한다.

상기와 같은 배열은 다수의 컷터가 튜브의 외측 둘레를 회전하는 공지의 기술과는 상반되는 본 발명에서와 같은 원통형 컷터의 내측에서 상기 튜브가 회전되게 하는 큰 이점을 제공한다. 본 발명은, 예컨대 베어링 내로 냉각된 오일을 펌핑함으로써 수력으로 오일이 칠해져 냉각될 수 있는 큰 베어링들의 사용을 가능하게 한다. 또한, 상기 큰 베어링들은, 예컨대 10,000rpm 이상의 고속에서 오랜기간의 동작을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 횡단면도를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 축방향의 절단도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시방향의 절단도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 측방향의 절단도를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 제1원통형 컷터의 개략도를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 장치에 사용되는 제2원통형 컷터의 개략도를 나타낸다.

도 1 내지 4는 본 발명에 따른 장치(100)의 개략도를 나타내는데: 도 1은 장치의 횡단면도를 나타내고; 도 2는 장치의 축방향의 절단도를 나타내며; 도 3은 장치의 사시방향의 절단도를 나타내고; 도 4는 장치의 측방향의 절단도를 나타낸다.

상기 장치(100)는 컷터 베어링(130) 내에 수용되어 결합되는 회전가능 원통형 컷터(120)를 포함한다. 상기 회전가능 원통형 컷터의 내면은 다수의 컷팅 엣지(122)로 이루어진다. 상기 회전가능 원통형 컷터의 내부에는 그 회전가능 원통형 컷터의 끝단의 어느 쪽이든 넘어서 연장되는 제1 및 제2위치맞춤 롤러(140, 142)가 수용되어 있다. 제1 및 제2위치맞춤 베어링(150, 152)이 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 제1 및 제2끝단에 제공되며, 상기 제1 및 제2위치맞춤 베어링은 회전가능 원통형 컷터의 외측에 위치된다. 상기 제1 및 제2위치맞춤 베어링은 상기 양쪽의 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 외측면에 접촉하도록 구성된다. 또한, 상기 회전가능 원통형 컷터의 외측에 수용되고 상기 양쪽의 제1 및 제2위치맞춤 롤러와의 접촉을 유지하도록 구성된 제1 및 제2콘트롤 롤러(160, 162)가 제공된다. 제1 및 제2콘트롤 베어링(170, 172)은 제1 및 제2콘트롤 롤러가 회전될 수 있게 하기 위해 제공된다. 하우징(180)이 이들 구성요소를 수용하도록 제공된다. 상기 하우징은 이 하우징을 형성하기 위해 상호 연결된 다수의 구성요소로 이루어진다. 상기 하우징은 회전동작이 장치에 제공될 수 있도록 상기 장치가 주축대에 연결될 수 있게 하기 위한 연결수단(200)을 포함한다.

사용에 있어서, 선형부재(10) 예컨대 공동(hollow)의 중심(12)을 갖는 플라스틱으로 이루어진 튜브는 장치 내에 수용되며, 상기 튜브의 외면에 다수의 홈(14)을 형성하도록 처리된다. 튜브가 상기 장치 내에 수용될 때, 그 세로축은 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 세로축과 평행하게 한다. 상기 회전가능 원통형 컷터는 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러와 상기 튜브의 공통 세로축에 대해 오프셋(offset)되도록 일렬로 정렬된다.

잘 알고 있는 바와 같이, 다수의 홈(14) 형성은 과도한 굽힘력에 대한 튜브의 저항력을 향상시키고 이는 광섬유가 튜브 내에 수용될 때 특히 효과적이다. 회전가능 원통형 컷터 내에 수용되는 튜브(10)는 제1 및 제2위치맞춤 롤러에 의해 그 원통형 컷터의 내부로 몰아진다. 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 위치는 이 제1 및 제2위치맞춤 롤러가 상기 튜브와의 접촉이 느슨해지는 것을 방지하는 제1 및 제2콘트롤 롤러에 의해 유지된다. 상기 컷터 베어링의 회전은 상기 원통형 컷터가 회전될 수 있게 하며, 그 컷터는 튜브의 외측 주위를 회전한다. 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러에 의한 컷터의 내면으로의 튜브의 몰아댐과 협력하여 그 튜브 주위에 대한 컷터의 회전은 컷팅 엣지(122)가 튜브의 외벽에 홈을 형성하게 한다. 상기 컷딩 엣지의 동작은 또한 장치를 통해 튜브를 진행시키도록 작용한다. 상기 컷팅 엣지 는 튜브에 형성되는 홈들이 주위를 도는 거의 나선형의 외형으로 이루어진다는 것에 주목하자.

튜브와 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 공통 세로축에 대한 회전가능 원통형 컷터의 각도는 5°~ 40° 범위 내이지만 최적치가 20°~ 30° 범위 내이고, 바람직한 각도는 대략 25°이다.

또한, 본 발명의 장점은 컷터가 넓은 범위의 튜브 직경에 적응할 수 있고, 이는 제1직경 튜브에서 제2직경 튜브로의 제조를 변경하는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 통상 1~10mm의 외부 직경을 갖는 광섬유를 수용하는 것과 같은 튜브의 제조에 있어서, 동일한 컷터를 이용하여 상기와 같은 범위의 크기가 쉽게 제조될 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 원통형 컷터의 내벽으로부터 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 분리는 튜브의 외부 직경에 따라 변한다는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 장치는 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 위치가, 주어진 직경의 튜브를 받아들이도록 변경될 수 있게 한다. 선택적으로, 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러는 튜브를 수용하기 위해 각기 다른 직경을 갖는 위치맞춤 롤러로 교체될 수 있다. 또한, 상기 콘트롤 롤러의 크기 또는 위치맞춤은 상기 제1 및 제2위치맞춤 롤러와 상기 제1 및 제2콘트롤 롤러간 접촉을 유지하기 위해 변경될 수 있다.

우리의 선행 출원(EP 765 214 및 GB 0421439.1)에 개시된 장치는 각기 다른 원리, 즉 홈들이 형성되는 튜브의 외측 둘레의 베어링 상에서 각 개별 컷터가 회전되는 원리 하에 동작한다. 이러한 결과는 고속의 길게 연장된 동작에는 적합하지 않은 작은 베어링의 사용을 필요로 한다는 것이다. 본 발명은 윤활성을 제공하기 위해 베어링에 오일을 펌핑할 수 있기 때문에 그리고 보다 큰 크기로 인해 고속(예컨대, 10,000rpm 이상)의 길게 연장된 동작이 가능한 상당히 큰 베어링을 이용하여 상기 회전가능 원통형 컷터가 회전될 수 있게 한다. 상기 오일은 베어링의 온도를 조절하기 위해 냉각된다.

더욱이, EP 765 214 및 GB 0421439.1에 개시된 공지의 방법은 튜브의 내부에 단일 홈을 형성하기 위해 한번 이상의 컷터의 회전을 필요로 한다. 상기 컷터는 단일의 컷터 회전이 다수의 홈을 튜브에 형성시키게 하는 다수의 컷팅 엣지를 제공한다.

이들 결과의 조합으로 인해, 본 발명에 따른 장치의 사용은 기존의 기술을 이용하여 유지될 수 있는 분당 20~30미터보다 높은 분당 100미터의 속도로 홈을 형성하도록 튜브조직이 제조되어 처리될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 5의 (a)는 제1실시예의 원통형 컷터(120)의 개략적인 사시도를 나타내고, 도 5의 (b)는 원통형 컷터(120)의 개략적인 횡단면도를 나타낸다. 원통형 컷터는 이 컷터의 축에 비스듬하게 배치된 다수의 컷팅 엣지(122)를 포함한다. 바람직하게, 원통형 컷터의 내면은 굴곡된 내면(124)을 갖는다. 상술한 바와 같이, 원통형 컷터는 튜브와 제1 및 제2위치맞춤 롤러의 축에 대해 회전식으로 오프셋된다.

만약 원통형 컷터의 세로축이 튜브의 축과 나란해지면, 원통형 컷터 내에 수용된 튜브는 실린더와의 연속하는 라인 접촉을 가질 것이다(위치맞춤 롤러의 작동이 컷팅 엣지가 튜브의 벽 내로 들어가게 하는 것으로 가정). 튜브에 대해 상기 원통형 컷터를 회전시킴으로써, 상기 컷터와 튜브간 라인 접촉은 더 이상 없지만 대신 컷터의 표면과 튜브 사이에 갭이 존재하는 영역으로 분리된 2개의 접촉점이 존재한다. 컷터와 튜브간 주어진 회전 오프셋은 컷터에 대한 튜브의 위치를 계산하여 튜브와 컷터간 연속하는 라인 접촉이나 또는 튜브와 컷터간 2개의 분리된 접촉점간 보다 짧은 분리가 있도록 컷터의 내면의 형태를 변경할 수 있다. 컷터 내의 다수의 컷팅 엣지는 본 발명의 동작에 대한 중요성은 없지만, 컷터의 제조 또는 동작에 있어서의 불필요한 번잡성을 야기하지 않고 다수의 홈이 컷터의 단일 회전으로 형성되도록 함으로써 본 발명의 효율성을 제공할 수 있는 6~10개의 컷팅 엣지가 적절한 범위인 것으로 생각된다.

도 6은 다수의 컷팅요소(226)로 이루어진 다른 실시예의 원통형 컷터(220)의 개략도를 나타내며; 도 6의 (a)는 단일 컷팅요소(226)의 사시도를 나타내고; 도 6의 (b)는 다수의 컷팅요소(226)에 의해 형성된 원통형 컷터(220)의 개략 사시도를 나타내며; 도 6의 (c)는 다수의 컷팅요소(226)에 의해 형성된 원통형 컷터(220)의 개략 단면도를 나타낸다. 바람직하게, 비록 다수의 컷팅요소가 단일 컷팅 엣지를 형성하도록 조합되는 것으로 이해될 지라도, 상기 각각의 컷팅요소는 전체 컷팅 엣지로 이루어진다. 비록 도 6의 (c)가 컷터의 내면이 그 컷터의 세로축에 평행한 것으로 나타냈을 지라도, 도 5의 (b)에 나타낸 방식과 유사하게 컷터의 내면이 굴곡될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

다수의 컷팅 엣지가 홈을 형성하는데 사용될 때 튜브에 홈이 가장 잘 형성됨을 알 수 있다. 이는 다음의 컷팅 엣지가 이전 컷팅 엣지에 의해 형성된 홈으로 빠져 들어가도록 원통형 컷터의 컷팅 엣지의 적절한 간격에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게, 원통형 컷터의 각각의 컷팅 엣지는 이 각각의 컷팅 엣지가 전체 홈을 형성하도록 튜브의 원주와 거의 동일한 길이를 갖는다.

Claims (10)

1. 내면이 다수의 컷팅 수단으로 이루어진 원통형 컷터와;

   상기 원통형 컷터의 내면에서 가늘고 긴 부재를 홀딩하기 위한 용도로 구성된 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단을 포함하며,

   상기 원통형 컷터가 컷터 회전 수단 내에 수용되고, 상기 컷터 회전 수단의 회전이 상기 원통형 컷터를 회전하게 하고, 상기 원통형 컷터의 회전이 상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단 및 상기 원통형 컷터의 내면에서 홀딩된 가늘고 긴 부재를 상기 원통형 컷터의 내면에서 회전하게 하여, 상기 가늘고 긴 부재를 상기 원통형 컷터를 따라 진행시켜 상기 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단 모두와 접촉되는 회전가능 콘트롤 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전가능 콘트롤 수단은 상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단의 제1끝단에 인접하여 상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단과 접촉하여 위치되는 제1콘트롤 롤러와, 상기 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단의 제2끝단에 인접하여 상기 제1 및 제2위치맞춤 수단과 접촉하여 위치되는 제2콘트롤 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 장치는 상기 회전가능 콘트롤 수단을 회전시키도록 구성된 하나 이상의 콘트롤 회전 수단, 또는 각각의 콘트롤 회전 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   컷팅요소는 상기 원통형 컷터의 세로축에 비스듬히 기울어진 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 컷팅요소는 상기 원통형 컷터의 세로축에 10°와 40° 사이의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 컷팅요소는 상기 원통형 컷터의 세로축에 25°의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원통형 컷터는 각각 하나의 컷팅수단으로 이루어진 다수의 컷팅요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원통형 컷터의 세로의 내면은 아치형인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 원통형 컷터는 상기 장치 내에 수용된 가늘고 긴 부재 및 제1 및 제2회전가능 위치맞춤 수단의 축에 대해 회전식으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 부재의 외면에 다수의 홈을 형성하기 위한 장치.

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