KR19980701215A - 축방향 스웨이징 장치와 그외 조립방법, 및 스웨이징 시스템(axial swage tool having a stabilizing pin) - Google Patents

Abstract

튜브에 피팅(12)을 스웨이징하기 위한 스웨이징 장치(10)는 하우징의 제 1 단부 부분(28) 상의 제 1 턱 유닛 및 하우징의 제 2 단부 부분(30)에 있는 밀폐된 실린더를 갖춘 관형 하우징(22)을 포함한다. 밀폐된 실린더는 압축된 유체를 수용하기 위한 포트(42)를 갖추고 있다. 램(124)은 하우징의 밀폐된 실린더 내에서 반대쪽 축방향으로 이동이 가능하다. 제 2 턱 유닛을 갖춘 피스톤(34)은 램과 맞물려 있는 하우징의 중심 부분에 위치된다. 고정핀(160)은 피스톤을 통해 램 안으로 미끄럼가능하게 수용된다. 베어링은 스웨이징하는 동안 발생된 모우멘트를 하우징 안으로 직접 반응하도록 고정핀의 단부 및 램 상에 위치된다.

Description

축방향 스웨이징 장치와 그외 조립방법, 및 스웨이징 시스템(AXIAL SWAGE TOOL HAVING A STABILIZING PIN)

스웨이징 가공된 피팅은 항공기, 해운, 석유 및 화학 산업에서 이용되고 있는 다양한 형태의 유체 시스템 내에서 튜브 및 파이프를 연결시키기 위해 오랫동안 사용되어 왔다. 튜브 단부는 원통형 슬리브의 형태에서 일반적으로 피팅 안으로 삽입되고, 이어서 피팅은 튜브 주변의 유밀식 연결부(fluid-tight connection)를 발생시키기 위하여 스웨이징 장치로 스웨이징 가공된다. 이러한 스웨이징 작업은 보통 내측으로의 피팅(fitting) 및 튜빙(tubing)을 방사상으로 압축하는 방사상의 힘을 제공함으로써 실행된다. 이 방사상의 힘은 피팅에 방사상의 힘을 제공하기 위해 스웨이징 장치에 의해 직접적으로, 또는 스웨이징 장치에 의해 축방향으로 이동되는 특별 형태의 링에 의해 간접적으로 제공될 수도 있다. 출원된 본 발명은 축방향으로 이동가능한 스웨이징 링을 갖춘 피팅과 함께 이용하도록 설계된 특별 형태의 스웨이징 장치를 가리킨다. 이러한 피팅은 축방향으로 스웨이징 가공된 피팅으로서 참조될 것이다.

통상의 축방향으로 스웨이징 가공된 피팅은 슬리브의 각각의 단부에 있는 스웨이징 링을 구비하고, 연결될 2개의 튜브의 단부를 수용하기 위해 반대측 단부에 개구를 가진 원통형 슬리브로 구성된다. 슬리브의 외부 표면 및 서로 접촉하는 스웨이징 링의 내부 표면은 슬리브에 걸친 스웨이징 링의 축운동이 슬리브, 및 튜브에 방사상의 힘의 제공하도록 형상화된다. 비록 모든 피팅이 2개의 스웨이징 링을 구비한 슬리브를 사용하지 않더라도, 2개의 스웨이징 링의 사용은 그 요구가 있을 때 2개의 튜브를 서로 연결시키기 위해 때때로 필요하다.

축방향으로 스웨이징 가공된 피팅을 위한 스웨이징 장치의 한 형태는 1995년 3월 21일자 공고된 미합중국 특허 제 5,398,394호에 개시되어 있고, 이 특허는 참고사항으로 여기에 통합되어 있다. 내부 표면과 외부 표면을 갖춘 하우징과, 하우징 속에서 반대쪽 축방향으로 이동가능한 피스톤을 포함한다. 피스톤은 하우징의 내부 표면과 축방향의 미끄럼 상태로 맞물려 있는 원통형 외부 표면을 갖추고 있다. 하우징은 밀폐된 단부 및 개방 단부를 갖추고 있다. 개방 단부는 나선형으로 되어 있고 나선형 캡에 연결되어 있으며, 나선형 캡은 하우징 내에서 피스톤을 밀봉하고 있다. 캡은 하우징 내에서 축방향으로 피스톤을 선택적으로 이동시키기 위한 유압원(source of hydrauic pressure)에 연결된다. 제 1 맞물림 부재는 축운동으로부터 그것을 보지하기 위해 한 링 또는 피팅의 슬리브를 맞물리게 하기 위해 밀폐된 단부에 인접한 하우징의 외부 표면상에 형성된다. 제 2 맞물림 부재는 하우징의 밀폐된 단부를 향하여 피스톤의 운동에 관한 제 1 맞물림 부재를 향하여 축방향으로 그것을 이동시키기 위해 다른 한 링 또는 슬리브를 맞물리게 하기 위한 피스톤의 외부 표면상에 형성된다.

전술된 스웨이징 장치가 매우 양호하게 작동하는 동안, 스웨이징 투울은 그 자체의 결점을 가지고 있다. 특히, 하우징은 피스톤 및 제 2 맞물림 부재의 축운동을 조정하기 위해 구멍이 뚫려 있다. 따라서, 스웨이징하는 동안 하우징의 나선형 단부를 지지하기 위해 지지링과 같은 추가의 부분은 스웨이징 장치의 구조적 완전성을 유지하기 위해 종종 필요로 한다. 또한, 나선형 캡은 장치의 보존에 관한 요구를 증가시키는 특별한 경도를 요구한다.

또다른 형태의 축방향 스웨이징 장치는 출원인 뫼비우스(Moebius)에 의해 출원된 미합중국 특허 제 4,189, 817호에 개시되어 있다. 이 장치는 또한 피스톤을 수용한 실린더를 갖춘 하우징을 포함한다. 압력 유체 흡입구를 갖춘 스크루 나선식 단부 폐쇄장치는 실린더의 단부를 폐쇄한다. 이동가능한 턱 유닛은 피스톤으로부터 축방향으로 연장해 있는 안내축 상에서 수용되고, 고정된 턱 유닛은 이동가능한 턱 유닛과의 비교 관련된 하우징에 장착된다. 이동가능한 턱 유닛에 장착된 슬라이드 아암은 실린더에 평행하게 연장하고 스웨이징 작업 동안 이동가능한 턱 유닛의 휨을 억제하기 위해 실린더의 외측부 상에서 종방향 베어링 표면에 맞물린다. 그러나, 실린더의 외측에 걸친 슬라이드 아암의 위치는 슬라이드 아암이 힘 발생축(즉, 피스톤 축) 및 힘 적용축(force application axis; 즉, 피팅축) 사이의 거리를 상당히 증가시키기 때문에 실제로 휨의 문제를 더욱 악화시키고, 상기 힘 적용축은 이동가능한 턱 상에 굽힘 모우멘트를 차례대로 증가시킨다. 추가로, 전술된 스웨이징 장치를 구비한 바와 같이, 나선형 단부 캡은 특별한 경도 및 장치의 증대된 유지성을 요구한다.

또다른 축방향 스웨이징 장치는 출원인 크로프트(croft) 등에 의해 출원된 미합중국 특허 제 5,305,510호에 개시되어 있다. 이 장치에서, 유압 실린더는 캡이 없는 것으로 나타나 있다. 따라서, 장치는 상기 장치와 연결시켜 설명된 유지에 관한 요구를 갖지는 않을 것이다. 그러나 이 경우에서, 이동가능한 턱 유닛은 나선형 고정장치에 의해 피스톤에 장착되고, 나선형 고정장치 자체는 경도를 요구한다. 또한, 이동가능한 턱 유닛은 실린더에 평행하게 연장해 있고 실린더의 외측 상에서 종방향의 베어링 표면과 맞물려 있는 패드를 포함한다. 이 패드는 출원인 뫼비우스의 특허에서의 슬라이드 아암과 동일하며, 그것이 피스톤 축과 피팅축 사이의 거리를 증가시키기 때문에 이동가능한 축 상에 굽힘 모우멘트를 증대시킨다. 추가의 축방향 스웨이지 장치는 출원인 바우만(Baumann)에 의해 출원된 미합중국 특허 제 4,345,361호에 개시되어 있는데, 상기 특허는 또다른 캡이 없는 유압 실린더를 설명하고 있다. 그러나, 상기 특허에서는 장치가 조립되는 방법은 불명확하다.

상기 관점에서, 적은 유지 요구를 갖는 축방향 스웨이징 장치는 여전히 가벼워야 할 필요가 있으며, 더욱 서비스(service)에 의존할 수 있다. 본 발명은 이러한 및 다른 필요사항을 만족시키고 추가의 관련 잇점을 제공한다.

본 발명은 하강 이동가능한 턱 유닛과, 스웨이징 작업시 이동가능한 턱 유닛 상에서의 휨 력을 효과적으로 계산하는 고정핀을 갖춘 축방향 스웨이징 장치 내에서 실시된다. 하기된 다른 특징과 조합된 장치의 설계는 매우 소형이고 가벼운 균형잡힌 스웨이징 장치에 도움이 된다. 더욱이, 본 발명의 스웨이징 장치는 작업이 간단하고 믿을 수 있으며, 제조비용 및 유지비용이 비교적 적게 든다.

스웨이징 장치는 제 1 단부 부분과, 밀폐된 실린더를 한정하는 제 2 단부 부분과, 압축된 유체를 제공하기 위한 포트와, 그리고 상기 단부 부분들 사이의 중심부를 포함한다. 램은 하우징의 밀폐된 실린더 속에 위치되며, 피스톤은 램과 맞물린 상태로 이동이 가능하다. 고정된 턱 유닛은 하우징의 제 1 단부 부분 상에 위치되며, 이동가능한 턱 유닛은 피스톤 상에 위치된다. 본 발명의 중요한 특징은 핀 또는 피스톤 로드가 피스톤 및 하우징 속의 램을 고정하기 위해 피스톤을 통해서 램 안으로 삽입되는 것이다.

또한, 베어링은 하우징 안에 직접 스웨이징하는 동안 발생된 모우멘트를 반작용시키기 위해, 그리고 스웨이징하는 동안 이동가능한 턱 유닛의 바람직하지 않은 휨 또는 막힘을 감소시키기 위해 램의 외측 및 고정핀의 단부 부분상에 위치된다. 핀 및 베어링은 또한 피스톤 및 하우징 속의 램의 매끄러운 운동을 허용한다.

본 발명의 또다른 특징은 하우징의 제 2 단부 부분이 밀폐된 실린더라는 것이다. 즉, 상기 제 2 단부 부분은 종래의 스웨이징 장치에서와 같이 상기 단부를 향해 종방향으로 구멍이 뚫려 있지는 않다. 상기 밀폐된 실린더의 설계는 스웨이징 장치의 구조적 완전성을 개선한다. 조립을 용이하게 하기 위해, 하우징의 중간 부분은 하우징의 내부에 피스톤의 방사상 진입을 허용하기 위해 컷아웃을 갖추고 있다. 이러한 형태는 바람직하게는 구성부재가 서로 끼워맞춰지고 매우 소형이고 가벼운 스웨이징 장치를 제공하기 위해 결합된 기본적인 설계를 제공한다.

장치 하우징, 베어링의 위치 및 형태, 및 분리 고정핀의 사용에서 컷아웃의 사용을 포함하는, 장치의 유일한 기초 설계는 바람직하게는 힘 적용축(즉, 피팅축에 걸친)으로부터 힘 발생축(즉, 피스톤 축에 걸친)의 최소 변환을 허용한다. 결과적으로, 내부 장치의 휨 및 응력은 감소된다. 이것은 장치의 크기 및 중량을 변화시키고 감소시킨다.

본 발명의 또다른 특징은 실린더가 캡이 없는 것일 수도 있다는 것이다. 따라서, 스웨이징하는 동안 단부 캡이 느슨해져 있을 가능성, 또는 스웨이징 전에 단부 캡을 조이는 것에 관한 요구가 제거된다. 이러한 캡이 없는 실린더의 설계는 더욱 단단해지고 자립(self-contained)되며 스웨이징 작업시 더욱 안전해진다.

본 발명의 추가의 특징은 스웨이징 장치가 어떤 크기 이상의 피팅에 대해 사용될 수 있도록 된 교체가능한 어댑터이다. 어댑터는 턱에 고정되므로 서로 다른 크기의 피팅을 조절하기 위해 판독하여 대용될 수도 있다.

본 발명의 다른 특징 및 잇점은 본 발명의 원리를 예를 든 방식으로 도시한 첨부 도면과 연결시켜 취해진 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해 질 것이다.

본 발명은 피팅(fittings)을 스웨이징(swaging) 가공하는데 사용하는 스웨이징 장치(swaging tools)에 관한 것으로서, 특히 튜브 또는 파이프를 결합시키기 위해 피팅을 축방향으로 스웨이징 가공하기 위한 스웨이징 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 특징을 실시하고 있는 축방향 스웨이징 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 축방향 스웨이징 장치의 분해도이다.

도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취해진 축방향 스웨이징 장치를 위한 하우징의 평면도이다.

도 4는 피팅을 스웨이징하기 전에 제 위치에 있는 축방향 스웨이징 장치를 도시한 단면 입면도이다.

도 5는 피팅이 스웨이징된 후의 축방향 스웨이징 장치를 도시한, 도 4와 유사한 단면 입면도이다.

도 6은 도 4의 라인 6-6을 따라 취해진 축방향 스웨이징 장치의 단면 입면도이다.

도 7A은 본 발명의 축방향 스웨이징 장치를 위한 어댑터의 평면도이다.

도 7B는 도 7A의 라인 7B-7B를 따라 취해진, 어댑터의 단부도이다.

도 7C는 서로 다른 크기의 어댑터의 평면도이다.

도 7D는 도 7C의 라인 7D-7D를 따라 취해진 단부도이다.

도 7A 및 도 7B에 도시된 어댑터는 큰 피팅을 위한 것인 반면, 도 7C 및 도 7D에 도시된 어댑터는 작은 피팅을 위한 것이다.

도 8은 상기 공구의 턱에 장착된 어댑터를 구비한, 본 발명의 축방향 스웨이징 장치의 일부분의 단면 입면도이다.

첨부된 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 (도 4 내지 도 5를 보면) 피팅(12)을 스웨이징 내에서 사용하고 2개의 튜브(14 및 16)를 서로 결합시키기 위한 스웨이징 장치(10) 내에서 실시된다. 상기 장치는 특히 테이퍼형 외부 표면 및 튜브(14 또는 16)를 수용하기 위한 원통형 내부 표면을 구비한 원통형 슬리브(18)를 갖춘 형태의 스웨이징 피팅용으로 개조된다. 스웨이징 링(20)은 슬리브(18)를 둘러싸고 있고, 슬리브(18)의 외부 표면과 결합되고 맞물리는 내부 표면을 갖추고 있다. 스웨이징 가공하기 전, 스웨이징 링(20)은 어떠한 방사상의 힘도 스웨이징 링에 의해 (도 4의) 슬리브에 공급되지 않도록, 슬리브(18)에 대하여 외측으로 위치된다. 스웨이징 가공하는 동안, 스웨이징 링(20)은 링과 슬리브 상의 테이퍼형 표면의 상호작용이 (도 5의) 그들 사이에서 스웨이징 가공된 연결을 이루기 위해 내측으로 슬리브(18) 및 튜브(14 또는 16)를 변형시키는 방사상의 힘을 제공하도록 슬리브(18)를 지나 축방향의 전방으로 이동된다. 이들 피팅은 일반적으로 축방향의 스웨이징 가공된 피팅과 관련이 있을 것이다. 그러나, 장치(10)의 작동이 피팅(18)과 링(20) 사이의 접촉면의 형상과는 무관하기 때문에, 상기 접촉면의 다른 형상이 가능하다는 것은 인정될 것이다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 장치(10)는 원통형의 외부 표면(24) 및 원통형의 내부 표면(26)을 갖춘 관형 하우징(22)으로 구성된다. 하우징(22)은 개방되어 있는 제 1 단부(28)와, 밀폐되어 있는 제 2 단부(30)와, 그리고 하우징의 내부로 방사상의 접근을 허용하는 컷아웃(32)을 갖추고 있다. 원통형의 외부 표면을 갖춘 피스톤(34)은 하우징(22) 내에서 반대편 축방향으로 이동가능하다. 종축(A)은 하우징의 원통형 내부 표면(26)과 통상 동일 축인 피스톤 축을 한정한다. 하우징(22)의 밀폐된 단부(30)는 압력이 포트(port;42)를 통해 도입될 때 하우징(22)의 제 1 단부(28)를 향하여 피스톤을 이동시키도록, 유체 압력원(예를들어, 10,000 psi의 오일 압력)에 연결시키기 위한 포트(42)를 포함한다.

2개의 턱 유닛은 튜브(14 또는 16)을 향해 피팅(12)을 스웨이지하기 위해 슬리브(18)을 지나 스웨이징 링(20)을 이동시키기 위한 피스톤(34)과 하우징(22) 상에 제공된다. 한 바람직한 실시예에서, 이들 턱 유닛은 하우징(22)의 외부 표면(24) 상에 형성된 외부 요우크(yoke;50)와 피스톤(34)의 내부 표면(36) 사에 형성된 내부 요우크(52)로 구성된다. 각각의 이들 요우크(50 및 52)는 피팅(12)을 스웨이지하기 위해 슬리브를 지나 스웨이징 링의 축이동을 발생시키기 위해 링(20) 또는 슬리브(18)가 맞물리도록 조정될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 외부 요우크(50)는 종방향으로 연장해 있는 제 1 및 제 2 지지표면(54 및 56)을 제공하기 위해 종방향으로 층계화된 대체로 U 형상의 형태를 갖는다. 지지표면은 축(A)에 대해 반지름 방향으로 연장해 있는 베어링 표면(57)에 의해 분리된다. 외부 요우크(50)를 지지하고 거대한 힘이 발생되는 스웨이징 작업시 상기 외부 요우크의 파손을 방지하기 위해, 2개의 이격되어 고정된 지지물(58)은 요우크(50)와 하우징(22)의 외부표면(24) 사이에서 연결된다.

내부 요우크는 또한 종방향으로 연장해 있는 제 1 및 제 2 지지표면(60 및 62)을 제공하기 위해 종방향으로 층계화된 U 형상의 형태를 갖는다. 지지표면은 축(A)에 대하여 반지름 방향으로 연장해 있는 베어링 표면(64)에 의해 분리된다. 바람직하게는, 내부 요우크는 피스톤의 외부표면(36)으로부터 외측으로 연장하는 하부 지지물(66)과 내부 요우크를 지지하고 고정시키기 위해 측방으로 플레어 아웃(flair out)하고 종방향으로 연장하는 상부 지지물(68)을 갖춘 Y 형상의 플랜지에 의해 피스톤(34)의 외부표면(36)에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 상부 지지물(68)의 외부표면(70)은 (도 6에 도시된) 외부 요우크를 위한 고정된 지지물(58)의 내부표면(72)을 미끄러질 수 있게 맞물리도록 형상화된다. 이러한 배열체는 축(A)에 대한 내부 요우크의 어떤 중요한 회전을 방지한다. 컷아웃(32)은 스웨이징 작업이 거의 완료될 때 내부 요우크의 회전운동을 더 억제시키기 위해 (도 3 및 도 6에 도시된) 하우징의 제 1 단부(28)를 향하여 연장해 있는 좁은 슬롯(74)을 갖추고 제공될 수도 있다.

도 2 및 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 축방향 스웨이징 장치의 구성부재와 이들 구성부재의 조립체가 더욱 상세하게 설명될 것이다. 하우징(22)은 관상 부분(110) 및 제 1 턱 유닛(112)을 포함한다. 관상 부분은 전술된 원통형의 외부 및 내부 표면(24 및 26)을 포함한다. 제 1 턱 유닛은 외부 요우크(50) 및 전술된 고정 지지물(58)을 포함한다.

관상 부분(110)은 하우징의 제 1 단부(28)에 있는 제 1 단부 부분(114)과, 하우징의 제 2 단부(30)에 있는 제 2 단부 부분(116)과, 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분 사이의 중심부분(118)을 더 포함한다. 제 1 단부 부분(114)은 카운터 보어(counterbore;120)와, 상기 카운터 보어와 하우징의 제 1 단부(28) 사이의 카운터 보어에 직접 인접한 환상 슬롯(122)을 갖추고 있다. 외부 요우크(50)의 아래에서, 제 1 단부 부분(114)은 바람직하게는 밀폐된 실린더이다. 즉, 실린더 벽은 제 1 단부(28)를 향해 종방향으로 구멍이 뚫리지 않는다. 이것은 스웨이징 가공하는 동안 외부 요우크 상에 존재하는 부하를 억제하기 위한 개선된 강도를 제공한다. 하우징의 제 2 단부 부분(116)은 하우징의 제 2 단부(30)를 통해 포트(42)로부터 배출된 압축된 유체를 받아들이기 위한 밀폐된 실린더를 형성한다. 중심 부분(118)은 컷아웃(32)을 한정한다. 바람직하게는, 컷아웃은 단지 피스톤을 수용하기 위해 필요한 만큼의 폭과, 완료된 스웨이징 작업을 허용하기 위해 필요한 만큼의 길이만을 필요로 한다. 즉, 컷아웃은 (도 4에 도시된) 내부 요우크(52)가 스웨이징 작업을 시작할 때의 위치로부터 (도 5에 도시된) 스웨이징 작업을 종료할 때의 위치까지 이동하기에 충분한 길이이다.

램(124)은 하우징의 제 2 단부 부분(116) 내에 위치된다. 램은 하우징의 제 2 단부(30)에 접한 헤드(126)를 구성하는 밀폐된 단부를 갖추고 있다. 압축된 유체가 포트(42)를 통해 유입될 때, 램(124)은 하우징의 제 1 단부(28)를 향하여 램을 이동시키는 램의 헤드에 반응하여 작동한다. 램은 또한 밀폐된 단부 반대편의 축 보어(128)와 내부 원통형 표면(31)을 갖추고 있다.

바람직하게는, 램의 외부는 제 1, 제 2 및 제 3 부분(132,134 및 136)을 각각 갖춘 층을 이루고 있다. 제 1 부분은 축 보어(128)를 갖춘 램의 단부에 있고 하우징의 내부 표면(26)에 접해 있는 원통형의 외부 표면(140)과 단부 표면(136)을 포함한다. 제 2 부분(134)은 램의 제 1 부분의 외부 표면(140)보다 더 작은 직경을 가진 원통형의 외부 표면(142)을 포함한다. 바람직하게는, 환상 슬라이드 베어링(144)은 램의 제 2 부분(134)과 하우징의 내부 표면(26) 사이에 배치된다. 제 3 부분(136)은 램의 헤드(126)를 포함하고, 제 2 부분(134)의 외부 표면(142)보다 더 작은 직경을 가진 원통혀의 외부 표면(146)을 갖추고 있다. 바람직하게는, 금속 씰 링(148) 및 씰(150)은 하우징의 제 1 단부(28)를 향하여 압축된 유체의 결함을 방지하기 위해 램의 제 3 부분과 하우징의 내부 표면(26) 사이에 위치된다. 씰 링은 씰을 위해 제공되어 있는 경사 부하(tilting loads)를 방지한다. 하우징의 제 1 단부(28)를 통해 램을 삽입하든지 아니면 적절한 크기의 컷아웃을 통해 하우징의 중심부(118) 안으로 램을 하강시킴으로써, 램이 하우징의 제 2 단부 부분(116) 내에 위치될 수가 있음은 인정될 것이다.

피스톤(34)은 관사 부분(152) 및 제 2 턱 유닛(154)을 포함한다. 관상 부분은 전술된 원통형 외부 표면(36)과, 원통형 내부 표면(156) 및 장치가 조립될 때 램의 단부 표면(138)과 접촉 정렬상태에 있는 단부 표면(158)을 포함한다. 제 2 턱 유닛(154)은 전술된 내부 요우크(52)를 포함한다.

고정핀(160)은 피스톤의 내부 표면(156)과 램(124)의 내부 표면(130)을 미끄럼가능하게 맞물리게 하는 원통형 외부 표면(164)을 갖춘 연장된 피스톤(162)을 포함한다. 바람직하게는, 고정핀은 조립될 때 램의 내부 벽(168)과 접촉하는 단부 벽(166)과, 조립될 때 피스톤(34)의 제 2 단부 표면(174)과 접촉하는, 견부(172)를 한정하는 단부벽(166)의 반대편의 확대된 단부 부분(170)을 갖추고 있다. 또다른 환상 슬라이드 베어링(176)은 고정핀의 확대된 단부 부분(170) 상에 위치해 있다. 확대된 단부 부분내의 환상 슬롯(178)은 상기 베어링(176)이 고정핀의 단부에서 미끄러지는 것을 방지하는 보지 링(retaining ring;180)을 수용한다.

축방향 스웨이징 장치는 슬라이드 베어링(144), 씰 링(148) 및 씰(150) 중 어느 하나를 설치함으로써, 그리고 하우징의 제 2 부분(116) 안에 램을 설치함으로써 조립된다. 피스톤(34)은 하우징의 중심 부분(118)에서 컷아웃(32)을 통해 하우징 안으로 하강된다. 이어서, 다른 베어링(176)은 고정핀(160)의 확대된 단부 부분(170) 상에 설치되고, 보지 링(180)은 핀의 환상 슬롯(178) 안으로 물려지고, 상기 조립체는 하우징의 제 1 단부(28)를 통해 삽입된다. 고정핀의 연장부(162)는 피스톤의 관상부(152)를 통해서 램의 축 보어(128) 안으로 삽입된다. 하우징의 제 1 단부(28)에 가장 밀접한 고정핀의 단부에는 스프링(184)의 한 단부를 수용하는 축 보어(182)가 제공될 수도 있다. 플러그(186)는 스프링(184)의 다른 단부와 접촉하는 하우징의 카운터 보어(120) 내에 설치될 수도 있다. 플러그는 하우징의 환상 슬롯(122) 안으로 물려있는 보지 링(188)에 의해 제 위치에 고정될 수도 있다. 따라서, 스프링은 고정핀, 피스톤 및 램을 플러그 반대측에 치우치게 만든다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 작동자는 예를들어, 스웨이징 가공하는 동안 슬리브(18)의 이동을 억제하기 위해 고정상태의 외부 요우크(50)를 구비한 슬리브(18) 상에 홈(76)을 접촉시킴으로써 피팅(12)의 한 측부를 스웨이지할 수도 있다. 그런 후, 내부 요우크(52)는 스웨이징 링(20)의 외부 단부와 맞물려 위치된다. 압력이 포트(42)를 통해 가해질 때, 램(124) 및 피스톤(34)은 스프링(184)을 압축하고 외부 요우크(50)를 향해 내부 요우크(52)를 이동시키는 하우징(22)의 제 1 단부(28) 쪽으로 이동된다. 이것은 슬리브(18)의 너머로 스웨이징 링(20)을 이동시키고 튜브(16)릉 위해 슬리브를 스웨이징 가공한다. 스웨이징 작업의 말기에, 압력원은 해제되고 스프링(184)은 하우징의 제 2 단부(30) 쪽으로 피스톤(34) 및 램(124)을 회전시킴으로 인해 외부 요우크(50)로부터 내부 요우크(52)를 분리시킨다. 이것은 다음 스웨이징 가공을 위한 준비 위치로 장치(10)를 되돌린다.

스웨이징 가공 작업시 내부 요우크(52)는 힘 적용축(즉, 피팅축(B))으로부터 힘 발생축(즉, 피스톤 축(A))의 변위로 인한 굽힘 모우멘트(bending moment)를 발생시킬 것이다. 고정핀(160)은 피스톤(34)의 각각의 측부상의 슬라이드 베어링(144,176)를 통해 하우징 안으로 직접 부하를 전달함으로써 상기 굽힘 모우멘트로 인한 내부 요우크의 휨 또는 막힘(cocking)을 효과적으로 억제시킨다. 특히, 하우징 내측에 슬라이드 베어링을 설치하는 것은 피스톤 축(A)과 피팅축(B) 사이의 거리를 최소화시키는데, 상기 거리는 스웨이징 가공시 발생된 굽힘 모우멘트를 크게 감소시킨다. 비록 개개의 환상 슬라이드 베어링이 바람직한 실시예에 설명되어 있을지라도, 고정핀의 확대된 단부 부분(170) 및 램의 외부 표면(140 및/또는 142)은 베어링으로서 그들 자신을 제공할 수도 있다.

도 1, 도 7A 내지 도 7D 및 도 8을 참조하면, 어댑터는 서로 다른 크기의 피팅을 조화시키기 위해 외부 요우크(50) 및 내부 요우크(52)에 고정될 수도 있다. 서로 다른 크기의 어댑터 세트(210)는 각각의 크기의 피팅을 위해 요구된다. 예를들어, 도 7A 및 도 7B의 어댑터 세트는 도 7C 및 도 7D의 어댑터 세트보다 더 큰 크기의 피팅을 위한 것이다. 각각의 어댑터 세트는 대체로 U 형상인 각각의 턱이 견부(218)에 의해 분리된 제 1 및 제 2 지지면(214,216)을 제공하도록 층계화된 2개의 동일한 피팅 맞물림 턱(212)을 포함할 수도 있다. 각각의 턱의 외부 표면(22)은 외부 요우크의 지지표면(56) 및/또는 내부 요우크의 지지표면(62) 상에 수용되도록 치수화된 U 형상을 하고 있다. 턱은 어댑터의 맞물림 턱(212) 내에 위치된 스프링 부하식 볼 멈춤쇠(222)에 의해 요우크에 고정될 수도 있다. 볼 멈춤쇠(222)는 외부 및 내부 요우크의 각각의 지지표면(56,62)의 구멍(224)에서 수용된다. 어댑터 턱의 제 1 및 제 2 지지표면(214,216)은 특별 크기의 피팅을 수용하기 위해 요구된 바와 같이 치수화된다. 예를들어, 도 7A 및 도 7B의 어댑터는 도 7C 및 도 7D의 어댑터 세트(예를들어, 1/4 인치)보다 더 큰 크기의 표면(214) 상에서의 피팅을 수용한다. 볼 멈춤쇠 대신, 어댑터 턱은 고정장치, 예를들어 요우크 안쪽을 향해 반지름 방향으로 지지표면(214)을 통과하는 고정장치에 의해 요우크에 고정될 수도 있다.

장치(10)의 대부분 구성부재는 막대 적층으로부터 제조되고, 단조, 주조 또는 다양한 형태로 기계화될 수도 있다. 바람직한 하우징(22)용 재료는 PH 13 내지 PH 8의 몰리브덴(MO) 스테인레스 강과 같은 스테인레스 강을 포함한다. 바람직한 피스톤, 램 및 고정핀(160)용 재료는 PH 17 내지 PH 4의 몰리브덴(MO) 스테인레스 강과 같은 스테인레스 강을 포함한다. 슬라이드 베어링은 바람직하게는 (트리스타 플라스틱에 의해 제조된 상품명 ORKOT으로 판매된 TLM-PTFE와 같은) 구성을 가지거나, 또는 장치에 자주 재주유해야 하는 번거러움을 줄이기 위해 오일 주입된 높은 강도의 분말식 금속으로부터 만들어질 수도 있다. 씰 링은 강도를 위해 알루미늄 청동 물질일 수도 있고, 씰은 바람직하게는 플루오르트레일 또는 폴리우레탄으로 제조된다.

전술한 바로부터, 본 발명의 스웨이징 장치는 크게 줄어든 크기 및 중량의 스웨이징 장치를 제공하고, 상기 스웨이징 장치는 스웨이징 가공 작업을 더욱 단순화시킨다. 작고 가벼운 장치는 작동자의 피로를 감소시키고 생산성을 증대시키는데 도움을 준다. 장치는 몇몇 관리상의 요구사항을 가지고 있고 방사상으로 교체가능한 어댑터는 장치가 어떤 크기의 피팅보다 더 많이 사용될 수 있게 한다. 본 발명의 이러한 및 다른 잇점은 오늘날의 항공기 및 우주선 설계와, 그리고 해운, 석유, 화학 및 건설산업에 한해 잇점을 제공한다.

본 발명의 특별한 형태가 설명되는 동안, 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에만 한정되지는 않는다.

Claims (16)

1. 튜브에 피팅을 스웨이징하기 위한 스웨이징 장치에 있어서,

   제 1 단부, 제 2 단부, 내부 표면, 제 1 단부에서 개방하는 제 1 단부 부분, 압축된 유체를 수용하기 위한 포트를 갖춘 밀폐된 실린더를 한정하는 제 2 단부에 있는 제 2 단부 부분, 및 상기 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분 사이의 중심 부분으로 구성된 관형 하우징과,

   상기 하우징의 제 1 단부 부분 상의 제 1 턱 유닛과,

   하우징의 제 2 단부 부분의 실린더 내에서 반대쪽 축방향으로 이동가능하고,보어를 한정하고 있는 내부 표면을 갖춘 램과,

   상기 하우징의 중심 부분에서 상기 램과 맞물린 상태로 반대쪽 축방향으로 이동가능하고, 내부 표면을 갖춘 피스톤과,

   하우징 속에서 제 1 축방향으로 피스톤의 운동과 관련된 제 1 턱 유닛을 향하여 이동하는 상기 피스톤 상의 제 2 턱 유닛과,

   피스톤을 통해서 상기 램의 보어 안으로 미끄럼 가능하게 수용되고, 하우징의 제 1 단부와 피스톤 사이에 위치된 제 1 단부 부분 및 램의 내부 표면과 피스톤을 맞물리게 하는 외부 표면을 가진 연장부를 갖춘 고정핀과,

   램과, 하우징 내에 직접 스웨이징하는 동안 발생된 모우멘트을 재생시키기 위한 상기 고정핀의 제 1 단부 부분이 결합된 베어링 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
2. 제 1항에 있어서, 하우징의 중심 부분은 하우징의 내부로 방사상의 진입을 허용하기 위해 컷아웃을 한정하고,

   상기 피스톤은 그 내부 표면이 고정핀의 연장된 부분에 의해 맞물릴 수 있도록 상기 컷아웃을 통해 방사상으로 수용가능한 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 램은 하우징의 밀폐된 실린더 속에 충분히 위치될 수 있도록 컷아웃을 통해 방사상으로 수용가능한 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 램의 일 단부에는 환상 표면이 방사상으로 배치되어 있고,

   피스톤은 상기 램의 방사상으로 배치된 상기 환상 표면과 접촉하여 정렬되도록 방사상으로 배치된 환상 표면을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 베어링 수단은 주변에 장착되어 있고 하우징의 내부와 미끄럼 상태로 맞물린 램을 갖추고 이동가능한 제 1 환상 베어링과,

   주변에 장착되어 있고 하우징의 내부와 미끄럼 상태로 맞물린 고정핀의 제 1 단부 부분을 갖추고 이동가능한 제 2 환상 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
6. 제 1항에 있어서, 하우징의 제 2 단부 부분은 뚜껑이 없는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 램은 층을 이루고 있고, 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고 있으며,

   상기 제 1 부분은 방사상으로 배치된 환상 표면을 갖추고 있고, 상기 제 2 부분은 램과 결합된 베어링 수단을 수용하기 위한 하우징의 내부 표면으로부터 이격된 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
8. 제 7항에 있어서, 피스톤은 방사상으로 배치된 램의 환상 표면과의 접촉 정렬에서 방사상으로 배치된 제 1 환상 표면을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 고정핀의 제 1 단부 부분은 방사상으로 배치된 피스톤의 제 2 환상 표면과 맞물리는 환상 견부를 한정하도록 확대되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
10. 제 9항에 있어서, 베어링 수단은 주변에 위치해 있고 하우징의 내부 표면과 미끄럼 상태로 맞물린 램의 제 2 부분의 외부 표면을 갖추고 이동가능한 제 1 환상 베어링과,

    주변에 위치해 있고 하우징의 내부 표면과 미끄럼 상태로 맞물린 고정핀의 제 1 단부 부분을 갖추고 이동가능한 제 2 환상 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
11. 제 10항에 있어서, 하우징의 제 1 단부를 폐쇄하기 위한 플러그 수단과,

    하우징의 제 2 단부 쪽으로 고정핀에 압력을 가하는, 플러그 수단과 고정핀 사이에 위치된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
12. 제 1항에 있어서, 하우징의 제 1 단부를 폐쇄하기 위한 플러그 수단과,

    하우징의 제 2 단부 쪽으로 고정핀에 압력을 가하는, 플러그 수단과 고정핀 사이에 위치된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
13. 제 1항에 있어서, 스웨이지될 피팅을 맞물리게 하기 위한 제 1 및 제 2 턱 유닛에 고정된 교체가능한 어댑터 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 장치.
14. 2개의 튜브를 서로 결합시키기 위한 스웨이징 시스템에 있어서,

    튜브 및 적어도 하나의 스웨이징 링을 수용하기 위한 슬리브와, 하나의 튜브에 상기 슬리브를 스웨이지하기 위해 링이 슬리브에 방사상의 힘을 제공하게 되도록 슬리브를 지나 축방향으로 이동가능한 스웨이징 링을 갖춘 피팅과,

    스웨이징 장치로 구성되며,

    상기 스웨이징 장치는,

    제 1 단부, 제 2 단부, 내부 표면, 제 1 단부에서 개방하는 제 1 단부 부분, 압축된 유체를 수용하기 위한 포트를 갖춘 밀폐된 실린더를 한정하는 제 2 단부에 있는 제 2 단부 부분, 및 상기 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분 사이의 중심 부분으로 구성된 관형 하우징과,

    링 또는 피팅의 슬리브 중 어느 하나를 맞물리게 하고 축 이동으로부터 상기 링 또는 피팅의 슬리브 중 어느 하나를 보지하기 위해 개조된 상기 하우징의 제 1 단부 부분 상의 제 1 턱 유닛과,

    하우징의 제 2 단부 부분의 실린더 내에서 반대쪽 축방향으로 이동가능하고,보어를 한정하고 있는 내부 표면을 갖춘 램과,

    상기 하우징의 중심 부분에서 상기 램과 맞물린 상태로 반대쪽 축방향으로 이동가능하고, 내부 표면을 갖춘 피스톤과,

    링 또는 피팅의 슬리브 중 다른 어느 하나를 맞물리게 하기 위해, 그리고 하우징 내의 제 1 축방향으로 피스톤의 운동과 관련된 제 1 턱 유닛을 향하여 상기 링 또는 슬리브 중 상기 다른 어느 하나를 이동시키기 위해 개조된 제 2 턱 유닛과,

    피스톤을 통해서 상기 램의 보어 안으로 미끄럼 가능하게 수용되고, 하우징의 제 1 단부와 피스톤 사이에 위치된 제 1 단부 부분 및 램의 내부 표면과 피스톤을 맞물리게 하는 외부 표면을 가진 연장부를 갖춘 고정핀과,

    램과, 하우징 내에 직접 스웨이징하는 동안 발생된 모우멘트을 재생시키기 위한 상기 고정핀의 제 1 단부 부분이 결합된 베어링 수단과, 그리고

    상기 하우징의 폐쇄된 실린더를 압축하기 위해 포트에 고정된 유압원을 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 시스템.
15. 제 1 단부, 제 2 단부, 내부 표면, 제 1 단부에서 개방하는 제 1 단부 부분, 압축된 유체를 수용하기 위한 포트를 갖춘 밀폐된 실린더를 한정하는 제 2 단부에 있는 제 2 단부 부분, 및 상기 하우징의 내부로의 방사상의 접근을 허용하기 위해 컷아웃을 한정하는, 상기 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분 사이의 중심 부분으로 구성된 관형 하우징과,

    상기 하우징의 제 1 단부 부분 상의 제 1 턱 유닛과,

    하우징의 제 2 단부 부분의 실린더에서 수용가능하고, 보어를 한정하는 내부 표면을 갖춘 램과,

    상기 하우징의 중심 부분에서 수용가능하고, 내부 표면을 갖춘 피스톤과,

    하우징 속에서 제 1 축방향으로의 피스톤의 운동과 관련된 제 1 턱 유닛을 향하여 이동하는, 상기 피스톤 상의 제 2 턱 유닛과,

    피스톤을 통해서 상기 램의 보어 안으로 미끄러질 수 있게 수용가능하고, 제 1 단부 부분 및 외부 표면을 가진 연장부를 갖춘 고정핀으로 구성되는 스웨이징 장치의 조립방법에 있어서,

    램 주변에 제 1 환상 베어링을 장착하는 단계와,

    하우징의 내부 표면과 미끄럼 상태로 맞물린 제 1 환상 베어링을 구비한 하우징의 제 2 단부 부분 내로 상기 램을 삽입하는 단게와,

    컷아웃을 통해 하우징의 중심 부분 안으로 방사상으로 피스톤을 삽입하는 단계와,

    하우징의 개방 단부를 통해 고정핀의 연장부를 피스톤을 거쳐 램의 보어 안으로 삽입하는 단계와, 그리고

    하우징의 제 1 단부와 피스톤 사이에서 하우징의 내부 표면과 미끄럼 상태로 맞물린 제 2 환상 베어링을 구비한 고정핀의 제 1 단부 부분 주변에 제 2 환상 베어링을 장착하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 컷아웃을 통해 방사상으로 상기 하우징 안으로 램을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.