KR20110127651A - 플로팅 구동 롤러를 갖는 파이프 가공 장치 - Google Patents

Abstract

파이프 가공 장치는 지지 플레이트에 슬라이딩 가능하게 장착된 베어링 플레이트를 갖는다. 파이프의 내부 표면과 결합 가능한 구동 롤러는 베어링 플레이트에 장착되고 파이프의 종방향 축과 실질적으로 평행한 축에 대해 회전한다. 지지 플레이트에 장착된 지지 롤러는 구동 롤러에 대해 파이프를 결합하여 지지한다. 스프링은 지지 플레이트 및 베어링 플레이트와 접하여 위치하고 구동 롤러를 파이프와 결합하도록 바이어스한다. 파이프 벽 두께의 변화는 구동 롤러가 회전함에 따라 지지 플레이트에 대한 베어링 플레이트의 슬라이딩 운동에 의해 보상되고 파이프와 장치는 서로 이동된다.

Description

플로팅 구동 롤러를 갖는 파이프 가공 장치{PIPE PROCESSING DEVICE HAVING FLOATING DRIVE ROLLER}

본 출원은 본 명세서에 참조로 포함되고 2009년 3월 6일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 61/158,046호를 기초로 하고 이에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은, 가공이 장치와 파이프 사이에서 상대적인 회전을 필요로 하는 파이프를 가공하기 위한 장치에 관한 것이고, 특히 원주 위치(circumferential position) 함수로 변하는 측벽(sidewall) 두께를 갖는 파이프를 가공하기 위한 장치에 관한 것이다.

제조 공정 본래의 특징 때문에, 여러 유형의 파이프는 파이프 원주에 관한 위치의 함수로 변하는 측벽 두께를 가질 것이다. 예를 들어, 용접 시임(welded seam)을 갖는 파이프는 비드(bead)로부터 이격된 위치보다 용접 비드(weld bead)에서 더 두꺼운 측벽을 갖는다. 시임리스 파이프(seamless pipe)와 연성 철로 제조된 주조 파이프(cast pipe)는, 내경과 외경 사이의 편심률(eccentricity) 때문에 두꺼운 영역과 얇은 영역 사이에서 원주 둘레의 두께가 변하는 측벽을 갖는 것으로 알려져 있다. 주조 파이프는 또한 파이프의 내부 표면에 분무된 시멘트 라이닝을 가질 수 있다. 시멘트 코팅은 공칭 1/8인치 내지 3/16인치 두께이지만, 여러 가공 및 환경 파라미터 때문에 실제 두께가 변할 수 있다. 또한 그 두께가 변할 수 있는 타르(tar)의 코팅이 종종 시멘트를 보호하기 위해 분무된다. 코팅층의 두께 변화는 파이프 벽 두께의 변화와 합쳐져서, 종종 파이프 측벽의 변화를 보상하거나 이에 추가하여 종종 두껍고 얇은 측벽 영역을 갖는 파이프를 제조한다.

예를 들어, 파이프의 외부 표면의 원주 홈을 절단하는 장치에 대해 파이프의 회전을 요구하는 등의 파이프에 대한 여러 가공을 수행하는 종래 기술에 따른 장치는 Frost 등에게 허여된 미국 특허 제 3,247,743호에 개시된 파이프 커터로 예시되어 있다. 상기 문서에 도시된 바와 같이, 파이프의 측벽은 구동 롤러와, 선회 아암에 장착된 두 개의 지지 롤러 사이에서 포획된다. 구동 롤러는 파이프의 내부 표면과 결합하고, 지지 롤러는 파이프의 외부 표면과 결합한다. 지지 롤러는 구동 롤러에 대해 파이프 측벽을 압박하도록 서로를 향해 선회된다. 구동 롤러에 대한 파이프의 압박은 구동 롤러가 회전할 때 파이프의 원주 둘레에서 구동 롤러가 파이프 커터를 전진시킬 수 있도록 하는 퍼체이스(purchase)를 제공한다. 대안적으로, 짧은 파이프 세그먼트용으로, 파이프 커터가 고정되어 있고, 파이프는 지지 롤러에 지지되고 홈을 형성하도록 구동 롤러의 회전에 의해 그 종방향 축을 중심으로 회전된다.

파이프 측벽이 원주 위치 함수로서 일정한 두께를 가지면, 파이프 측벽과 구동 롤러 사이의 힘은 또한 구동 롤러가 파이프 원주 둘레에서 절단 장치를 이동시키도록 회전함에 따라 구동 롤러에 대한 지지 롤러의 위치의 주어진 설정에서 실질적으로 일정할 것이다. 그러나, 변하는 측벽 두께는 지지 롤러 위치의 주어진 설정에서 구동 롤러와 파이프 측벽 사이의 힘의 상당한 변화를 야기한다. 파이프 측벽 두께는 과도하게 변화할 수 있어서, 얇은 영역이 구동 롤러와 지지 롤러 사이에 있을 때, 구동 롤러가 절단 장치를 파이프 원주 둘레로 이동시키도록 하기 위한 파이프 측벽과 구동 롤러 사이의 충분한 퍼체이스가 없을 수 있다. 이러한 상황에서, 구동 롤러가 회전을 계속하더라도 절단 장치는 정지된 상태로 유지된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해, 장치를 감독하는 기술자는 지지 롤러를 구동 롤러에 근접하도록 선회하여 지지 롤러의 위치를 조절하여, 측벽 두께의 감소를 보상하고, 구동 롤러와 파이프 측벽의 내부 표면 사이의 힘을 증가시킨다. 이러한 지지 롤러의 위치의 조절은 구동 롤러가 퍼체이스를 얻도록 하고 그 종방향 축에 대해 다시 파이프 둘레에서 절단 장치를 이동 개시하도록 한다. 그러나, 절단 장치가 파이프 둘레를 돌게 되면, 두꺼운 측벽 영역은 지지 롤러와 구동 롤러 사이의 위치로 필연적으로 이동한다. 그 결과 구동 롤러와 파이프 측벽 사이의 힘은 증가하게 되고, 다양한 기계 구성요소에 증가된 응력을 위치시키고 구동 롤러를 회전시키는데 큰 토크가 필요하게 된다. 힘은 소정의 부품을 영구적으로 휘어지거나 파손하는데 충분할 정도로 클 수 있고, 또한 샤프트 상에 부과되는 주기적인 굴곡 하중에 의해 일어난 큰 응력 변화의 순환으로 인한 피로 파손에 의해 샤프트 및 키이와 같은 높은 응력을 받는 구성요소의 파손을 가속한다. 피로 파손을 가속시키는 높은 응력 또는 응력 반전에 의한 파손 없이 변하는 두께의 측벽을 갖는 파이프를 파지할 수 있는, 예를 들어, 홈 절단 장치인 파이프 가공 장치가 명백하게 필요하다.

본 발명은 파이프를 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 하우징과 하우징에 장착된 베어링을 포함한다. 베어링은 하우징에 대해 이동 가능하다. 구동 롤러는 베어링에 장착되어 제 1 축 둘레에서 회전 가능하다. 구동 롤러는 파이프의 내부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖는다. 적어도 하나의 스프링 요소가 파이프의 내부 표면과 결합하도록 구동 롤러를 바이어스하기 위해 베어링과 하우징 사이에 위치된다. 적어도 제 1 지지 롤러가 구동 롤러에 이격 관계로 하우징에 장착된다. 제 1 지지 롤러는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 축을 중심으로 회전 가능하다. 제 1 지지 롤러는 파이프의 외부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖는다. 제 1 롤러는 제 1 축 쪽으로 그리고 그로부터 이격되도록 조절 가능하게 이동 가능하다.

제 1 축 주위에서 구동 롤러를 회전시키기 위한 수단이 제공된다. 구동 롤러를 회전시키기 위한 수단은, 예를 들어, 전기 모터 또는 핸드 크랭크를 포함할 수 있다. 구동 롤러의 회전은 파이프의 종방향 축이 제 1 축에 실질적으로 평행하게 배향될 때, 장치와 파이프 사이의 상대적인 운동을 야기한다. 스프링 요소는 구동 롤러를 파이프의 내부 표면과 결합하도록 바이어스한다. 구동 롤러는 하우징에 대한 베어링의 운동 중에 지지 롤러를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능하여, 파이프의 측벽 두께의 변화를 보상한다.

예시적인 실시예에서, 하우징은 제 1 플레이트를 포함하고, 베어링은 제 1 플레이트의 개구 내에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제 2 플레이트를 포함한다. 스프링 요소는 제 1 및 제 2 플레이트 사이에 위치된다. 대안적으로, 장치는 제 1 및 제 2 플레이트 사이에 위치한 복수의 스프링 요소를 가질 수 있다. 장치는 또한 제 1 지지 롤러와 구동 롤러에 이격 관계로 하우징에 장착된 제 2 지지 롤러를 포함할 수 있다. 제 2 지지 롤러는 또한 파이프의 외부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖는다. 제 2 지지 롤러는 또한 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 조절 가능하게 이동 가능하다.

장치의 실시예는 또한 제 1 및 제 2 아암을 포함할 수 있다. 각각의 아암은 하우징에 선회 가능하게 장착된다. 제 1 지지 롤러는 제 1 아암에 회전 가능하게 장착되고, 제 2 지지 롤러는 제 2 아암에 회전 가능하게 장착된다. 제 1 및 제 2 롤러는 제 1 및 제 2 아암의 선회 운동 중에 서로 및 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능하다. 제 1 진행 너트(traveling nut)는 제 1 아암에 장착되고, 제 1 진행 너트는 내부 나사산(thread)을 갖는다. 제 2 진행 너트는 제 2 아암에 장착되고, 제 2 진행 너트는 또한 내부 나사산을 갖는다. 스크류 샤프트는 하우징에 장착되고 제 1 및 제 2 진행 너트와 결합한다. 스크류 샤프트의 제 1 부분은 제 1 진행 너트의 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 갖고, 스크류 샤프트의 제 2 부분은 제 2 진행 너트의 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 갖는다. 하우징에 대한 스크류 샤프트의 회전은 제 1 및 제 2 아암의 선회 운동을 야기한다.

장치의 일 실시예에서, 하우징은 실질적으로 평행하고 서로 이격 관계로 부착된 한 쌍의 플레이트를 포함한다. 아암 및 스크류 샤프트는 한 쌍의 플레이트 사이에 장착된다.

제 1 축에 대한 구동 롤러의 회전이 파이프의 원주 둘레에서 장치를 전진시키는 경우에 하우징은 파이프에 장착될 수 있다. 대안적으로, 파이프가 구동 롤러와 지지 롤러 사이의 하우징에 장착되는 경우에 하우징은 고정 지지부를 포함할 수 있다. 제 1 축에 대한 구동 롤러의 회전은 장치에 대해 그 종방향 축 둘레에서 파이프를 회전시킨다. 고정 지지부는, 예를 들어, 하우징에 부착된 복수의 레그를 포함할 수 있다.

장치가 적절한 가공의 일 예는 파이프의 외부 표면의 원주 홈을 절단하는 것이다. 이를 위해, 절단 공구가 하우징에 장착될 수 있다. 파이프가 그 내부 표면이 구동 롤러와 결합하고 그 외부 표면이 지지 롤러와 결합하도록 위치할 때, 절단 공구는 파이프를 향하고 파이프로부터 이격되도록 이동 가능한 절단 에지를 갖는다. 절단 공구는 잭스크류에 장착될 수 있다. 잭스크류는 하우징에 장착된다. 절단 공구는 하우징에 대한 잭스크류의 회전 중에 파이프를 향하고 파이프로부터 이격되도록 이동 가능하다.

본 발명은, 원주 위치 함수로 변하는 측벽 두께를 갖는 파이프를 가공하기 위한 장치를 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은, 본 발명에 따른 예시적인 장치의 정면도.
도 2는, 일부가 부분적으로 파단된 도 1의 선 2-2를 따라 취한 장치의 측면도.
도 3은, 도 1의 선 3-3을 따라 취한 단면도.
도 4는, 도 2의 선 4-4를 따라 취한 단면도.
도 5는, 도 4의 선 5-5를 따라 취한 단면도.
도 6은, 도 4의 선 6-6을 따라 취한 단면도.

도 1은 파이프를 가공하기 위한 장치(10)를 도시한다. 예로서, 도시된 장치(10)는 파이프의 원주 홈을 절단하고, 장치는 파이프와 장치가 서로 회전하는 것이 요구되는 다른 가공을 실행하는데 적합할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 장치(10)는 후술하는 바와 같이 다양한 구성요소가 장착된 주 플레이트(16)와 전방 플레이트(14)를 포함하는 하우징(12)을 구비한다. 장치(10)는 가상선으로 도시된 레그(15)와 같은 고정 지지부에 장착될 수 있다. 본 실시예에서, 가공된 파이프는 장치에 장착되고, 후술하는 바와 같이 그 종방향 축을 중심으로 회전한다. 다른 실시예에서, 장치는 고정 지지부를 갖지 않고 파이프에 직접적으로 장착된다. 고정 지지부가 없이, 장치는 가공 동안 파이프 원주 둘레의 궤도를 돈다.

두 개의 지지 롤러(18, 20)가 각각의 아암(22, 24)에 장착된다. 아암(22, 24)은 액슬(28)용으로 도 2에 도시된 바와 같이 전방 플레이트(14)와 주 플레이트(16) 사이에서 연장하는 각각의 액슬(26, 28)에 장착된다. 아암(22, 24)은 도 1의 화살표(30)으로 지시된 바와 같이 서로를 향하고 서로 이격되도록 액슬 중심으로 선회할 수 있다. 아암(22, 24)의 선회 운동은 진행 너트(24, 26)가 장착된 스크류 샤프트(32)에 의해 달성된다. 스크류 샤프트(32)는 전방 플레이트(14)와 주 플레이트(16) 사이에 위치하고, 그 종방향 축을 중심으로 회전 가능하다. 진행 너트(34)는 아암(22)에 회전 가능하게 부착되고, 진행 너트(36)는 아암(24)에 회전 가능하게 부착된다. 진행 너트(34, 36)는 내부 나사산을 갖고, 진행 너트(34)에는 오른 나사산을 갖고 진행 너트(36)에는 왼 나사산을 갖도록 나사산은 서로 반대이다. 스크류 샤프트(32)는 이들이 결합하는 진행 너트에 대해 피치와 나사산방향(handedness)이 일치하는 외부 나사산을 갖는다. 따라서, 스크류 샤프트(32)의 좌측부(32a)는 오른 나사산(38a)을 갖고, 스크류 샤프트(32)의 우측부(32b)는 왼 나사산(32b)을 갖는다. 나사산의 나사산 방향의 이러한 차이는 아암(22, 24)이 스크류 샤프트(32)의 회전시 서로 반대 방향으로 각각의 액슬(26, 28)을 중심으로 선회하도록 한다. (도 2에서 볼 때의) 시계 방향으로 스크류 샤프트(32)의 회전은 아암(22, 24)을 서로를 향해 선회하도록 하고, 반대 방향으로의 스크류 샤프트의 회전은 아암을 서로 이격되도록 선회할 것이다. 아암(22, 24)의 선회 운동은 지지 롤러(18, 20)를 서로를 향해 또는 서로 이격되도록 이동시켜, 후술하는 바와 같이 상이한 직경과 벽 두께를 갖는 파이프를 수용한다.

도 1 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 베어링(40)은 하우징(12)의 주 플레이트(16)에 장착된다. 베어링(40)은 지지 롤러(18, 20)를 향하고 그로부터 이격되는 방향으로 주 플레이트(16)에 대해 이동이 자유로운 베어링 플레이트(42)를 포함한다. 도 5 및 6에서 보다 잘 도시된 바와 같이, 베어링 플레이트(42)는 주 플레이트(16)의 홈(46)을 타고 이동하는 대향 배치된 돌출 설부(tongue)(44)를 갖는다. 홈(46)은 주 플레이트(16)에 볼트 결합된 한 쌍의 리테이너 플레이트(48)를 이용하여 형성된다. 이러한 구성은 서비스를 위해 베어링의 신속한 조립 및 분해를 제공한다. 설부와 홈의 구성은 주 플레이트(16)에 대한 베어링 플레이트(42)의 슬라이딩 이동을 허용하고, 따라서 베어링 플레이트는 하우징(12) 내에 "플로팅"하는 것으로 고려된다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링 플레이트(42)는 주 플레이트(16) 및 베어링 플레이트(42)와 접하여 위치한 복수의 스프링(50)에 의해 지지 롤러(18, 20)쪽으로 스프링 바이어스된다. 스프링(50)은 주 플레이트(16)에 위치한 웰(52) 내에 수납된다. 스프링(50)은 웰(52) 위에 놓인 플레이트(16)에 볼트 결합된 바아(54)에 의해 주 플레이트(16)에 유지된다. 이러한 구성은 스프링(50)이 주 플레이트(16)에 위치한 베어링 플레이트(42)와 함께 웰 내로 삽입되도록 한다. 바아(54)는 스프링(50)에 예비하중(preload)을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 이는 웰(52)보다 긴 스프링을 가져서, 이들이 베어링 플레이트(42)에 지지될 때 주 플레이트(16)의 상부로부터 연장됨으로써 달성된다. 바아(54)는 주 플레이트(16)에 볼트 결합되고, 볼트는 원하는 예비하중이 달성될 때까지 스프링(50)을 가압하기 위해 바아(54)를 압박하도록 조여진다. 약 2500 내지 3000 lbs의 스프링 예비하중이 파이프 홈 절단과 같은 실용적인 용도에 유리하다.

실용적인 설계를 위해, 스프링은 대안적으로 적층된 벨빌(Bellville) 와셔 또는 코일 스프링(도시됨)일 수 있다. 리프 스프링, 텐션 스프링 등과 같은 다른 형식의 스프링도 실현 가능하다. 예로서 8개의 스프링이 도시되었지만, 스프링의 수와 형식은 장치가 사용되도록 의도된 파이프의 크기 및 형식과 실행되는 특정 가공을 포함하는 다양한 설계 파라미터에 따른다. 베어링 플레이트는 최대 1/4인치의 진행을 가질 수 있고, 이는 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 파이프 벽 두께의 변화를 보상하도록 할 것이다.

도 1에 추가 도시된 바와 같이, 구동 롤러(56)는 베어링 플레이트(42)에 회전 가능하게 장착된다. 도 4에서 상세히 도시된 바와 같이, 베어링 플레이트(42)는 베어링 레이스(58)와, 구동 롤러(56)가 장착되는 샤프트(62)를 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(60)을 수용한다. 예를 들어, 저널 베어링인 다른 형식의 베어링도 실현 가능하다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 롤러(56)는 샤프트(62)의 종방향 축(64)을 중심으로 회전 가능하고, 파이프의 내부 표면과 결합 가능한 톱니를 갖는 원주 표면(66)을 갖는다. 도 2는 샤프트(62)에 장착된 기어(68)와, 기어(68)와 맞물리고 베어링 플레이트(42)에 회전 가능하게 장착된 기어(70)로 구성된 기어 트레인을 포함하는 구동 롤러 회전을 위한 예시적인 수단을 도시한다. 기어(70)는 샤프트(71)와 결합하고 베어링 플레이트(42)를 타고 이동하는 기어 감속식 전기 모터(72)에 의해 회전된다. 모터 기어부는 장치가 사용된 가공에 따를 것이다. 예를 들어, 파이프의 원주 홈을 절단하기 위해, 기어(70)는 유리하게는 약 35rpm의 감속된 속도로 구동된다. 이러한 기어 속도는 장치(10)가 적정하고 제어된 속도로 파이프를 중심으로 궤도를 돌도록 하고, 과도한 마찰, 열 또는 채터(chatter)없이 깨끗하게 금속을 절단하는데 유리한 파이프에서의 실용적인 절단면 속도를 야기한다. 속도는 물론 기어 트레인의 기어비를 변화시킴으로써 다른 가공에 의해 요구된 바와 같이 변화할 수 있다. 기어(68, 70)는 역전 기능을 제공하여, 장치의 모터측에서 볼 때, 장치는 모터의 회전으로 일관된 방향으로 파이프 원주부를 횡단하고, 즉, 장치는 기어(70)가 시계 방향으로 회전할 때 시계 방향 감각(clockwise sense)으로 장치를 중심으로 선회한다.

대안적으로, 모터는 하우징에 장착되어 베어링 플레이트(42)가 주 플레이트(16)에 대해 자유롭게 이동하도록 하는 가요성 커플링에 의해 샤프트(71)에 연결될 수 있다. 다른 대안으로서, 모터(72)는 또한 샤프트(62)에 직접 커플링될 수 있거나, 또는 샤프트(62)는 샤프트에 커플링된 크랭크(73)에 의해 수동으로 회전될 수 있거나, 또는 크랭크(73)는 기어 트레인을 통해 샤프트(62)를 회전시키도록 샤프트(71)를 결합시킬 수 있다.

도 1 및 도 3은 파이프의 원주 홈을 절단하는데 적합한 장치(10)의 특정예의 실시예를 도시한다. 절단 가공을 수행하기 위해 조절식 절단 도구(74)가 하우징(12)에 장착되고, 구동 롤러(56)를 향하고 그로부터 이격시키는 조절이 공구(74)와 결합하는 잭스크류(76)를 통해 제공된다. 다른 공정을 수행하기 위한 다른 공구가 절단 공구(74) 대신 또는 이에 추가하여 쉽게 장착될 수 있다.

고정 지지부가 없는 장치(10)의 동작은 도 1을 참조하여 설명한다. 장치 동작의 설명에서, 롤러의 회전축의 상대 방향을, 홈을 갖는 파이프의 종방향 축에 "실질적으로 평행"한 것으로, 또는 서로 "실질적으로 평행"한 것으로 참조한다. 본원에서 사용되는 실질적으로 평행하다는 것은, 홈 가공 동안 장치를 향하여 항상 압박되는 것을 보장하도록 파이프에 축방향 힘을 유도하는데 사용되는, 롤러의 회전축과 파이프의 종방향축 사이에 작은 각도차가 있을 수 있음을 의미한다. 동작시 과도한 끌림(drag) 또는 마찰 없이 파이프가 장치(10)를 향해 인출되도록 보장한다는 점에서 축 사이의 1/2 차수의 각도차가 실용적이다.

스크류 샤프트(32)는 서로 이격되도록 그리고 또한 구동 롤러(56)의 회전축(64)로부터 이격되도록 지지 롤러(18, 20)를 이동시키도록 회전된다. 지지 롤러의 이러한 위치 조절은 이들을 구동 롤러로부터 분리시키고, 파이프의 종방향 축이 축(64)에 실질적으로 평행하게 하여 파이프(78)가 지지 롤러(18, 20)와 구동 롤러(56) 사이에 위치하도록 한다. 본 실시예에서, 지지 롤러(18, 20)와 구동 롤러(56) 사이의 파이프(78)의 위치 설정은 파이프를 지지하고 파이프 단부에 장치를 장착함으로써 달성된다.

지지 롤러(18, 20)는 각각의 축(80, 82)을 중심으로 회전하고, 이들 축은 도 2에 도시된 바와 같이 구동 롤러(56)의 회전축(64)에 실질적으로 평행하다. 각각의 지지 롤러(18, 20)는 파이프(78)와 결합하는 각각의 원주 표면(84, 86)을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이 파이프가 지지 롤러와 구동 롤러 사이에 위치하면, 스크류 샤프트(32)는 아암(22, 24)을 서로를 향해 선회하도록 역방향으로 회전하여, 지지 롤러를 구동 롤러(56)의 회전축(64)쪽으로 이동시키고, 지지 롤러(18, 20)의 원주 표면(84, 86)을 파이프의 외부 표면과 결합하도록 한다. 파이프(78)는 지지 롤러에서 지지되고, 스크류 샤프트(32)의 회전에 의한 아암(22, 24)의 계속된 선회는 파이프의 내부 표면이 구동 롤러(56)의 톱니 원주 표면(66)과 결합하도록 한다. 스크류 샤프트(32)는 베어링 플레이트(42)가 스프링(50)의 바이어스힘에 대해 이동하기 시작하는 지점까지 회전된다. 전기 모터(72)(도 2 참조)는 시계 방향으로 구동 롤러(56)의 회전을 개시한다. 장치가 파이프(78)의 원주 홈을 절단하는데 사용되면, 절단 도구(74)를 파이프(78)의 외부 표면과 결합시키기 위해 바이어스되도록 잭스크류(76)가 조절된다(도 3 참조). 회전 구동 롤러(56)와 파이프(78)의 내부 표면 사이의 결합은 절단 장치(10)를 파이프의 원주 둘레로 전진시키고, 이러한 예에서 진행 방향은 도 1에서 볼 때 반시계 방향이다.

레그(15)와 같은 고정 지지부를 갖는 실시예에서, 파이프가 구동 롤러(56)와 지지 롤러(18, 20) 사이에서 장치에 장착된다는 점을 제외한 동작은 동일하다. 구동 롤러(56)의 회전은 고정 지지부에 정지된 장치(10)에 대해 파이프(78)를 회전시킨다. 고정 지지부의 실시예는 특히 짧은 길이의 파이프의 가공에 유용하다.

파이프 측벽의 두꺼운 영역은 구동 롤러(56)와 지지 롤러(18, 20) 사이에서 이동하고, 구동 롤러와 지지 롤러에 추가 힘이 가해진다. 바이어싱 스프링(50)에 대항하여 주 플레이트(16)에 대해 슬라이딩하는 베어링 플레이트(42)의 운동에 의해 이러한 힘의 증가가 수용된다. 스프링(50)은 플레이트에 충분한 하중을 유지하여, 장치(10)가 파이프 원주 둘레에서 이동하는 것을 유지하도록 충분한 힘으로 구동 롤러(56)가 파이프(78)의 내부 표면과 결합하는 것을 보장하지만, 구동 롤러가 증가된 파이프 벽 두께에 의해 야기되는 힘의 증가에 따른 베어링 플레이트의 운동에 의해 "플로팅(float)"되도록 허용하지 않으면, 달리 발생할 수 있는 응력의 증가로 인해, 주 플레이트(16)에 대한 베어링 플레이트(42)의 운동은 구동 롤러, 지지 롤러 및 이들의 각각의 샤프트 및 아암과 같은 구성요소가 손상되는 것을 방지한다. 장치(10)의 여러 구성요소에 힘을 제한하는 것에 추가하여, 스프링(50)은 또한 두꺼운 영역이 롤러 사이를 통과할 때 구동 롤러를 회전시키는데 필요한 토크의 증가를 제한한다. 베어링이 플로팅하도록 허용되지 않으면, 요구되는 토크는 상당히 커지게 될 것이다.

파이프 측벽의 얇은 영역이 지지 롤러(18, 20)와 구동 롤러(56) 사이를 이동하면, 파이프 원주 둘레에서 장치(10)를 전진시키기 위한 구동 롤러의 회전을 위해 구동 롤러(56)와 파이프의 내부 표면 사이에서 충분한 결합력이 있을 것이다. 그렇게 되면, 장치를 감독하는 기술자는 아암(22, 24)이 서로 근접하게 선회하도록 스크류 샤프트(32)를 조절하여, 지지 롤러(18, 20)가 구동 롤러(56)의 회전축(64)에 근접하게 하고, 스프링(50)의 바이어스힘에 대해 베어링 플레이트(42)가 이동하기 시작하는 지점까지 구동 롤러와 파이프 사이의 결합력을 증가시킨다. 이는 파이프(78)의 원주 둘레에서 장치(10)의 운동을 복원하고, 홈(88)의 절단이 진행될 수 있도록 한다. 장치(10)가 파이프 원주를 가로지름에 따라 파이프의 두꺼운 영역이 지지 롤러 사이를 나중에 통과하면, 베어링 플레이트(42)는 다시 증가된 힘을 수용하고 장치 구성요소가 손상되지 않도록 그의 바이어싱 스프링에 대항하여 하우징(12)에 대해 이동할 것이다.

Claims (25)

1. 파이프 가공 장치에 있어서,
   하우징과,
   상기 하우징에 장착되고 상기 하우징에 대해 이동 가능한 베어링과,
   상기 베어링에 장착되고 제 1 축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 파이프의 내부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖는 구동 롤러와,
   상기 구동 롤러를 상기 파이프의 상기 내부 표면과 결합하도록 바이어싱하기 위해 상기 베어링 및 상기 하우징과 접촉하는 적어도 하나의 스프링 요소와,
   상기 구동 롤러에 이격된 관계로 상기 하우징에 장착되고, 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 배향된 축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 파이프의 외부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖고, 상기 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 조절 가능하게 이동 가능한 적어도 제 1 지지 롤러(support roller)와,
   상기 제 1 축을 중심으로 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 수단으로서, 상기 파이프의 종방향 축이 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 배향될 때 상기 구동 롤러의 회전은 상기 장치와 상기 파이프 사이의 상대적인 운동을 일으키고, 상기 스프링 요소는 상기 구동 롤러를 상기 파이프의 상기 내부 표면과 결합하도록 바이어스하고, 상기 구동 롤러는 상기 하우징에 대한 상기 베어링의 운동시 상기 지지 롤러를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능하여, 상기 파이프의 측벽 두께의 변화를 보상하는, 상기 회전 수단을
   포함하는, 파이프 가공 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은 제 1 플레이트를 포함하는, 파이프 가공 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 베어링은 상기 제 1 플레이트의 개구 내에 슬라이딩 가능하게 장착된 제 2 플레이트를 포함하는, 파이프 가공 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 스프링 요소는 상기 제 1 및 제 2 플레이트와 접하여 위치하는, 파이프 가공 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 플레이트와 접하여 위치한 복수의 스프링 요소를 더 포함하는, 파이프 가공 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 지지 롤러와 상기 구동 롤러에 이격 관계로 상기 하우징에 장착된 제 2 지지 롤러를 더 포함하고, 상기 제 2 지지 롤러는 상기 파이프의 외부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖고, 상기 제 2 지지 롤러는 상기 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 조절 가능하게 이동 가능한, 파이프 가공 장치.
7. 제 6항에 있어서, 제 1 및 제 2 아암을 더 포함하고, 각각의 상기 아암은 상기 하우징에 선회 가능하게 장착되고, 상기 제 1 지지 롤러는 상기 제 1 아암에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 2 지지 롤러는 상기 제 2 아암에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 1 및 제 2 롤러는 상기 제 1 및 제 2 아암의 선회 운동시 서로 및 상기 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한, 파이프 가공 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제 1 아암에 장착되고 내부 나사산(internal therad)을 갖는 제 1 진행 너트(traveling nut)와,
   상기 제 2 아암에 장착되고 내부 나사산을 갖는 제 2 진행 너트와,
   상기 하우징에 장착되고 상기 제 1 및 제 2 진행 너트와 결합하는 스크류 샤프트(screw shaft)로서, 상기 스크류 샤프트의 제 1 부분은 상기 제 1 진행 너트의 상기 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 갖고, 상기 스크류 샤프트의 제 2 부분은 상기 제 2 진행 너트의 상기 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 가지며, 상기 하우징에 대한 상기 스크류 샤프트의 회전은 상기 제 1 아암 및 제 2 아암의 선회 운동을 일으키는, 상기 스크류 샤프트를
   더 포함하는, 파이프 가공 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 하우징은 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 부착된 한 쌍의 플레이트를 포함하고, 상기 아암 및 상기 스크류 샤프트는 상기 한 쌍의 플레이트 사이에 장착되는, 파이프 가공 장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 파이프에 장착 가능하고, 상기 제 1 축에 대한 상기 구동 롤러의 회전은 상기 장치를 상기 파이프의 원주 둘레에서 전진시키도록 하는, 파이프 가공 장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은 고정 지지부를 더 포함하고, 상기 파이프는 상기 구동 롤러와 상기 지지 롤러 사이에서 하우징에 장착 가능하고, 상기 제 1 축을 중심으로 상기 구동 롤러의 회전은 상기 장치에 대해 그 종방향 축을 중심으로 상기 파이프를 회전시키는, 파이프 가공 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 고정 지지부는 상기 하우징에 부착된 복수의 레그를 포함하는, 파이프 가공 장치.
13. 제 1항에 있어서, 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 상기 수단은 전기 모터를 포함하는, 파이프 가공 장치.
14. 제 1항에 있어서, 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 상기 수단은 핸드 크랭크(hand crank)를 포함하는, 파이프 가공 장치.
15. 제 1항에 있어서, 상기 하우징에 장착되고, 상기 파이프가 그 내부 표면이 상기 구동 롤러와 결합하고 그 외부 표면이 상기 지지 롤러와 결합하여 위치하면, 상기 파이프를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한 절단 에지를 갖는 절단 도구(cutting tool)를 더 포함하는, 파이프 가공 장치.
16. 제 15항에 있어서, 상기 절단 도구는 잭스크류(jackscrew)에 장착되고, 상기 잭스크류는 상기 하우징에 장착되며, 상기 절단 도구는 상기 하우징에 대해 상기 잭스크류의 회전시 상기 파이프를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한, 파이프 가공 장치.
17. 파이프 가공 장치에 있어서,
    서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 부착된 제 1 및 제 2 플레이트로서, 상기 제 1 플레이트는 개구를 갖는, 상기 제 1 및 제 2 플레이트와,
    상기 개구 내에서 제 1 플레이트에 장착되고, 상기 제 1 플레이트의 평면에 대해 그리고 상기 평면에서 슬라이딩 가능하게 이동 가능한 베어링 플레이트와,
    상기 베어링 플레이트에 장착되고 제 1 축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 파이프의 내부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 갖는 구동 롤러와,
    상기 구동 롤러가 상기 파이프의 상기 내부 표면과 결합하도록 바이어싱하기 위해 상기 베어링 플레이트 및 상기 제 1 플레이트와 접촉하는 복수의 스프링 요소와,
    서로 및 상기 구동 롤러와 이격된 관계로 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 장착된 한 쌍의 지지 롤러로서, 상기 지지 롤러 각각은 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 배향된 각각의 축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 지지 롤러 각각은 상기 파이프의 외부 표면과 결합 가능한 원주 표면을 가지며, 상기 지지 롤러는 상기 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 조절 가능하게 이동 가능한, 상기 한 쌍의 지지 롤러와,
    상기 제 1 축을 중심으로 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 수단으로서, 상기 파이프의 종방향 축이 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 배향될 때 상기 구동 롤러의 회전은 상기 장치와 상기 파이프 사이의 상대적인 운동을 일으키고, 상기 스프링 요소는 상기 구동 롤러를 상기 파이프의 상기 내부 표면과 결합하도록 바이어스하고, 상기 구동 롤러는 상기 제 1 플레이트에 대한 상기 베어링 플레이트의 운동시 상기 지지 롤러를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능하여, 상기 파이프의 측벽 두께의 변화를 보상하는, 상기 수단을
    포함하는, 파이프 가공 장치.
18. 제 17항에 있어서, 제 1 및 제 2 아암을 더 포함하고, 각각의 상기 아암은 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 선회 가능하게 장착되고, 상기 지지 롤러 중 제 1 지지 롤러는 상기 제 1 아암에 회전 가능하게 장착되고, 상기 지지 롤러 중 제 2 지지 롤러는 상기 제 2 아암에 회전 가능하게 장착되며, 상기 제 1 및 제 2 지지 롤러는 상기 제 1 및 제 2 아암의 선회 운동시 서로 및 제 1 축을 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한, 파이프 가공 장치.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 아암에 장착되고 내부 나사산을 갖는 제 1 진행 너트와,
    상기 제 2 아암에 장착되고 내부 나사산을 갖는 제 2 진행 너트와,
    상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 장착되고 상기 제 1 및 제 2 진행 너트와 결합하는 스크류 샤프트로서, 상기 스크류 샤프트의 제 1 부분은 상기 제 1 진행 너트의 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 갖고, 상기 스크류 샤프트의 제 2 부분은 상기 제 2 진행 너트의 내부 나사산과 적합한 외부 나사산을 가지며, 상기 플레이트에 대한 상기 스크류 샤프트의 회전은 상기 제 1 아암 및 제 2 아암의 선회 운동을 일으키는, 상기 스크류 샤프트를
    포함하는, 파이프 가공 장치.
20. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 하나에 부착된 고정 지지부를 더 포함하고, 상기 파이프는 상기 구동 롤러와 상기 지지 롤러 사이에 장착 가능하며, 상기 제 1 축을 중심으로 상기 구동 롤러의 회전은 상기 장치에 대해 종방향 축을 중심으로 상기 파이프를 회전시키는, 파이프 가공 장치.
21. 제 20항에 있어서, 상기 고정 지지부는 상기 하우징에 부착된 복수의 레그를 포함하는, 파이프 가공 장치.
22. 제 17항에 있어서, 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 상기 수단은 전기 모터를 포함하는, 파이프 가공 장치.
23. 제 17항에 있어서, 상기 구동 롤러를 회전시키기 위한 수단은 핸드 크랭크를 포함하는, 파이프 가공 장치.
24. 제 17항에 있어서,
    상기 파이프가 그 내부 표면이 상기 구동 롤러와 결합하고 그 외부 표면이 상기 지지 롤러와 결합하여 위치할 때, 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 장착되고 상기 파이프를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한 절단 에지를 갖는 절단 도구를 더 포함하는, 파이프 가공 장치.
25. 제 24항에 있어서, 상기 절단 도구는 잭스크류에 장착되고, 상기 잭스크류는 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 장착되고, 상기 절단 도구는 상기 하우징에 대한 상기 잭스크류의 회전시 상기 파이프를 향하고 그로부터 이격되도록 이동 가능한, 파이프 가공 장치.

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