KR0145405B1

KR0145405B1 - 파이프 절단기

Info

Publication number: KR0145405B1
Application number: KR1019940028017A
Authority: KR
Inventors: 박명채
Original assignee: 김용무; 주식회사광산오토메틱
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR960013545A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

파이프 절단기

2.발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

기존 전개도법등에 의한 각종의 산업용 파이프 절단작업을 컴퓨터수치제어에 의한 자동절단으로 절단작업의 능률의 향상과 정확성을 보장받을 수 있도록 함.

3.발명의 해결방법의 요지

파이프(P) 절단기(1)를 구성함에 있어서, 절단코져 하는 파이프(P)를 로딩, 언로딩 및 토치부로 승강작동시키는 기대(2)와, 기대(2)상의 파이프(P)를 척킹하여 절단작업시 파이프(P)를 회전작동시킴과 동시에 파이프(P) 직경에 따라 승하강할 수 있는 회전수단(3)과, 회전수단(3)에 척킹상태에서 회전하는 파이프(P)를 다양한 각도에서 설정된 수치로 절단을 행하는 토치부(4)로 구성된 것이다.

4. 발명의 중요한 용도

파이프 절단기

Description

파이프 절단기

제1도는 본 발명의 일실시예를 보인 개략적인 레이아웃

제2도(a)는 본 발명의 기대부위를 발췌한 정면도

(b)는 본 발명의 기대부위를 발췌한 평면도

제3도는 본 발명의 기대부위를 발췌한 측면도

제4도는 본 발명의 기대부중 요부구성을 발췌한 확대사시도

제5도(a)는 본 발명의 토치부 메커니즘을 보인 측면도

(b)는 본 발명의 토치부 메커니즘을 보인 정면도

제6도는 본 발명의 토치선회박스부를 발췌한 측면도

제7도는 본 발명의 토치선회박스부를 발췌한 정면도

제8도는 본 발명의 토치램프의 개선각 설정을 위한 작용상태를 보인 정면도

제9도는 본 발명의 회전수단부위를 발췌한 정면도

제10도는 본 발명의 회전수단부위를 발췌한 측면도

(a)는 본 발명의 회전수단 부위의 클램핑 원리를 설명키 위한 측면도

제11도(a)∼(j)는 본 발명의 장치를 이용하여 절단가능한 파이프작업 상태를 보인 측면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:절단기 2:기대

3:회전수단 4:토치부

5:컨베이어시스템 201,202:로딩가이드판넬

203,204:안치로울러 205:샤프트

206:승강대 207:기어드모터

208:체인컨베이어 209:요입부

210:중공부 211:승강가이드판넬

212:승강실린더 213:안치용 블록

213':요입부 301:외부케이스

302:내부케이스 303:서보모터

304:메인샤프트 305:타이밍벨트

306,307:클램핑실린더 306',307':로드

308:로터리조인트 309:척바디

310,311:죠오 312:연결레버

313:작동블록 314:죠오가이트

315:링크 316,317:핀

318:가이드포스트 319:가이트포스트하우징

320:승강실린더 320':로드

401:서포터프레임 402:가이드레일

403:가이더 404:캐리지프레임

405:서보모터 406:피니언

407:랙기어 408:볼스크류

408':서보터유니트 409:업다운베이스

410:기어드모터 411:타이밍벨트

412:LM레일 413:토치프레임

414:LM가이드 415:핀장치

416:로울러 417:선회용모터

418:샤프트 419:토치선회박스

420:피니언기어 421:평기어

422:서보모터 423:윔리듀우서

424:타이밍벨트 425:출력샤프트

426:(승강안내용)아암 427:(승강안내용)볼부시

428,429:가이드로울러 430:가이드브라켓

431:가이드레일 432:가이드공

433:토치램프

본 발명은 각종의 파이프를 임의 형상으로 자동절단 가공을 행할 수 있는 파이프 절단기에 관한 것이다.

통상 대형선박이나 각종의 산업현장등에 유체등을 이송키 위한 파이프등은 배관작업을 위하여 모관(母管)에 대응연결되는 지관(枝管)의 연접부를 절단가공한 후 용접을 행함으로서 파이프의 연속배관을 수행케 된다.

그러나 기존의 파이프 배관을 위한 절단가공 작업은 지관의 전개도를 작도한 후, 절단가공코져 하는 모관(母管) 외연부에 전개도를 위치시키고 수작업으로 절단작업을 행하였는바, 이는 작업의 능률은 차치하고 라도, 절단작업이 곡면 절단인 관계로 정확한 절단작업을 행할 수 없어 불량률이 상당히 높은 문제점이 있었다.

그리고 수입산 파이프 절단기중에는 캠구동 방식에 의하여 파이프 절단형상을 인위적으로 제어하여 절단작업을 수행하는바, 이는 모관에 지관을 접관시 지관을 소정형으로 절단작업후, 모관의 규격에 부합되게 지관을 절단하여야 하는 관계로 지관의 규격설정이 난이한 문제점이 있으며, 절단작업이 완료된 후에는 수작업으로 개선각(α)을 별도가공하여야 하므로 그 공정이 번거롭고 정확한 가공이 어려운 문제점도 있었다.

본 발명은 상술한 바와같은 파이프 배관연결 작업등에 있어 상호 대응 용접되는 파이프의 단부 또는 용접연결부를 정확한 수치제어 방식으로 자동절단할 수 있도록 하며, 절단코져 하는 파이프의 이송작업 역시 자동화함으로서 파이프의 절단작업을 능률적이고 신속, 정확하게 수행할 수 있도록한 것으로서, 이하의 부수되는 도면과 함께 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 하기와 같다.

제1도는 본 발명의 전체 레이아웃을 보인 개략적인 정면도로서, 본 발명의 파이프(P) 절단기(1)는 대분하여 절단되는 파이프(P)가 안치되는 파이프(P) 안치용 기대(2)와 기대(2)의 일측에 설치되어 절단코져 하는 파이프(P)를 승강시키면서 척킹(chucking)하여 회전작동시킬 수 있는 회전수단(3)과, 상기 안치용 기대(2)에 로딩(LOADING)되어 회전수단(3)에 척킹회전되는 파이프(P)를 설정된 치수로 절단하는 토치부(4)로 이루어진다.

이하에 본 발명의 각 파트별 구성을 보다 상세히 설명키로 한다.

제2도는 본 발명의 파이프(P) 안치용 기대(2)부위를 발췌한 정면도 및 평면도이고, 제3도는 기대(2)부의 요부를 발췌한 사시도로서, 본 발명에서 절단하는 파이프(P)는 주로 대형 파이프(P)가 주종이므로, 이를 기준으로 하여 설명한다. 대형 파이프(P)는 당연히 그 부피와 중량이 다대하여 크레인등의 이송수단이나 수작업 이송보다는 자동화를 기하기 위하여 기대(2)전면 또는 후면부등에 컨베이어시스템(5)을 설치하고, 상기 컨베이어시스템(5)은 공지의 수평 또는 경사형 이송수단이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략키로 한다.

컨베이어시스템(5)에 의하여 기대(2)상면으로 로딩(loading)되는 파이프(P)는 회전관성과 중량에 의하여 기대(2)의 센터부위에 정확히 로딩되기 어렵고, 자칫 기대(2)의 일부가 파손될 우려등이 있으므로 본 발명에서는 컨베이어시스템(5)을 통하여 이송되는 파이프(P)의 정확한 로딩 및 절단작업후의 파이프(P) 언로딩(UNLOADING)을 위하여 로딩가이드판넬(201,202)을 기대(2)의 전후로 적정의 간격을 두고서 입설고정하며, 기대(2)의 중앙전후로는 로딩된 파이프(P)가 안착될 수 있는 안치부 전후에는 안치용 로울러(203,204)를 샤프트(205)상에 설치토록 한다.

안치용 로울러(203,204)는 회전수단(3)에 파이프(P)가 클램핑(CLAMPING)되어 회전할 시는 아이들링 상태로 회전을 보조지지 하는데, 필요에 따라서는 샤프트(205)에 구동수단을 연결하여 자체가 회전할 수 있도록 구성하여 회전수단(3)의 회전동력 없이도 파이프(P)를 절단시 파이프(P) 회동을 담당하게 할 수도 있을 것이다.

상기한 안치용 로울러(203,204)가 설치되는 중간부위에는 로딩되는 파이프(P)가 진입시 이를 승강작동하면서 파이프(P)를 로딩받아 안치용 로울러(203,204)상에 안치작동시킴과 동시에 절단된 파이프(P)를 언로딩시에 안치용 로울러(203,204)로부터 파이프(P)를 이격시키는 승강대(206)가 설치된다.

상기 승강대(206)는 본 발명의 장치를 이용하여 파이프(P)를 로딩, 언로딩시에 상당히 중요한 역할을 수행하는 것으로서, 승강대(206)상면에는 기대(2)일측의 기어드모터(207)에 의해 무한궤도형으로 권설되어 구동하는 체인컨베이어(208)가 설치될 수 있는 요입부(209) 및 하부의 체인컨베이어(208)가 경유할 수 있는 중공부(210)가 형성되어, 기어드모터(207)의 정역구동에 따라 체인컨베이어(208)가 X축 방향으로 선택적으로 구동할 수 있도록 되어 있다.

그리고 승강대(206)의 좌우로는 승강대(206)가 승강시에 일체로 승강할 수 있는 승강가이드판넬(211)이 상승시에 파이프(P)를 가이딩할 수 있도록 적정 간격을 두고 다수개 설치되며, 승강대(206)의 승강작동을 위하여 승강대(206)의 하부에는 다수개의 승강실린더(212)가 설치된다. 본 발명의 체인컨베이어(208)는 대소형의 파이프(P)를 로딩, 언로딩하는 관게로 파이프(P)의 로딩, 언로딩시의 정확성을 기하기 위하여 체인컨베이어(208)에는 원호형의 요입부(213')를 가진 안치용 블록(213)을 장착토록 한다.

제5도는 본 발명의 핵심부위라고도 할 수 있는 토치부(4)의 메커니즘을 도시한 측면도 및 정면도로서, 기대(2)의 후부에 입설되는 서포터프레임(401)에는 상면과 전면에 가이드레일(402)을 횡방향으로 설치하고, 상기한 가이드레일(402)에 가이딩되는 가이더(403)가 후부와 정면에 장착된 캐리지프레임(404)을 장착하되, 캐리지프레임(404)의 좌우 X축 방향으로의 구동은 캐리지프레임(404)내에 장착된 서보모터(405)와 연결된 피니언(406)의 정역구동으로, 이와 맞물림되는 랙기어(407)를 서포터프레임(401) 상면에 설치하여 가능토록 하였다.

그리고 캐리지프레임(404)전면에는 볼스크류(408)를 서포터유니트(408')를 이용하여 회동가능케 설치하고, 업다운베이스(409)를 승강가능하게 연결설치하며, 볼스크류(408)의 정역구동은 캐리지프레임(404)상부에 설치된 기어드모터(410)와 타이밍벨트(411)로 연결함으로서 가능하게 구성하였다.

업다운베이스(408)의 전면에는 LM레일(412)을 종방향으로 고정하여 토치프레임(413)의 LM가이드(414)와 맞물림되어 상하로 승강 자재롭게 구성한다. 이는 후술하겠지만, 파이프(P)에 따라서는 용접으로 제관을 하는 경우가 있는데, 용접방식으로 제관된 파이프(P)는 용접시의 비드(bead)가 파이프(P)의 외주면보다 통상적으로 돌출되므로 이러한 경우에도 토치램프(433)가 일정한 거리에서 절단을 수행하여 절단의 정확도를 보장받기 위함이다.

이러한 목적달성을 위한 구성은 토치프레임(413)을 LM가이드(414)와 LM레일(412)로 업다운베이스(409)와 승강가능하게 하되, 토치프레임(413)상에는 절단코져 하는 파이프(P)의 외주면에 연접롤링되면서 파이프(P)의 진원도를 토치프레임(413)상에 직접적으로 전달할 수 있는 파이프(P) 표면지지용 핀장치(415)를 설치토록 한다.

결국 핀장치(415)단부의 로우럴(416)가 파이프(P)의 외주면을 따라 연접회동하면서 파이프(P)의 진원도를 토치프레임(413)상에 전달하여 토치프레임(413)이 업다운베이스(409)에서 진원도에 따른 승강을 할 수 있도록한 것이다.

그리고 토치프레임(413)내부에는 선회용 모터(417)를 장착하여 토치프레임(413)하부에 샤프트(418)로 연결되어 회동가능한 토치선회박스(419)와 연결구성한다.

물론, 선회용 모터(417)의 피니언기어(420)는 샤프트(418) 상단의 평기어(421)와 맞물림 연결되고, 샤프트(418)의 하단부는 토치선회박스(419)와 연결되어 있으므로 가능하다.

토치선회박스(419)내부에는 제6도에서 보는 바와같이 서보모터(422)가 장착되어 윔리듀우서(423; WORM REDUCER)와 타이밍벨트(424)로서 연결되어 윔리듀우서(423)를 정역회동할 수 있도록 구성되고, 상기한 윔리듀우서(423)의 출력샤프트(425) 단부에는 승강안내용 아암(426)이 수직방향으로 입설고정된다.

승강안내용 아암(426)에는 승강안내용 볼부시(427)가 끼움되며 볼부시(427)의 전측은 가이드로울러(428,429)가 장착된 가이드브라켓(430)과 연결되어 있으며, 가이드브라켓(430)의 가이드로울러(428,429)는 토치선회박스(419)내부에 개략 호형으로 형성된 가이드레일(431)에 연접하면서 가이드브라켓(430)의 각운동을 가이딩할 수 있도록 하며, 가이드레일(431)하측에는 가이드브라켓(430)의 전측이 돌출가이드될 수 있는 가이드공(432)이 형성되어, 가이드브라켓(430)의 선단에는 토치램프(433)가 고정된다.

제9도는 본 발명의 회전수단(3)을 보인 정면도로서, 회전수단(3)은 파이프(P)의 내경부를 척킹하여 파이프(P)를 토치램프(433)로 절단시 파이프(P)를 회전시켜 주는 수단으로서, 본 발명의 회전수단(3)은 파이프(P)의 길이와 내경에 따라 승강하면서 파이프(P)를 척킹하여 회동할 수 있도록 된 것이 주된 특징이며, 또한 척킹을 유압으로 슬라이드 신축작동하는 죠오(310,311)의 운동으로서 수행할 수 있도록 되어 있다.

외부케이스(301)내에는 승강가능한 내부케이스(302)가 설치되고, 내부케이스(302) 상부에는 서보모터(303)가 장착되어 메인샤프트(304)와 타이밍벨트(305)로 연결하여 메인샤프트(304)가 회동가능토록 하고, 메인샤프트(304)의 후단에는 죠오(310,311)를 클램핑, 언클램핑(UNCLAMPING)시키기 위한 클램핑실린더(306,307)로 유압을 메인샤프트(304)가 회전시에도 공급할 수 있는 로터리조인트(308)가 연결구성된다.

메인샤프트(304)의 선측에는 척바디(309)가 장착되는데, 본 발명의 척바디(309)에 있어서 각각의 죠오(310,311)를 확개 및 절첩슬라이드운동을 행할 수 있는 시스템 구성은 유압에 의해 작동하는 클램핑실린더(306,307)의 작동으로 행하여 지도록 구성되어 있다.

즉, 척바디(309)의 후측에는 상하 2단으로 클램핑실린더(306,307)가 장착되고, 상기한 클램핑실린더(306,307)의 로드(306',307')단부는 연결레버(312)에 연결된다.

그리고 메인샤프트(304)에는 죠오(310,311)를 클램핑실린더(306,307)와 협조하여 클램핑, 언클램핑 작동시킬 수 있는 개략 사각형의 작동블록(313)이 설치되고, 작동블록(313)의 각 모서리부에는 척바디(309)선측의 (+)자형으로 형성된 죠오가이드(314)상에서 확개 및 절첩슬라이될 수 있는 죠오(310,311)와 연결하는 각각의 링크(315)일단이 핀(316)으로서 연결되고, 링크(315)의 타단은 핀(317)으로서 각각의 죠오(310,311)에 연결된다.

각각의 링크(315)를 죠오(310,311)와 연결하는 핀(317)중에서 일측 핀(317)은 상기한 클램핑실린더(306,307)의 로드(306',307')단부와 연결된 연결레버(312)에 동시 연결하여 클램핑실린더(306,307)의 신축작동이 연결레버(312)로 전달되고, 연결레버(312)에 핀(317)으로 연결된 링크(315)의 각운동에 따라, 링크(315)의 타단이 핀(316)으로 작동블록(313)과 연결되어 작동블록(313)이 각운동을 하면서 각각의 링크(315) 및 죠오(310,311)가 각운동 및 전개절첩작동을 수행할 수 있도록 되어 있다.

한편 상기한 회전수단(3)의 승강작동을 위한 메커니즘을 이하에 보다 상세히 설명키로 한다.

내부케이스(302)의 서보모터(303)장착부 하단 좌우로는 승강용 가이드포스트(318)의 상단이 연결되고, 상기한 가이드포스트(318)는 외부케이스(301)에 하단이 고정된 가이드포스트하우징(319)내에 삽입설치되어 승강작동을 행하도록 되어 있으며, 승강실린더(320)가 외부케이스(301)상에 좌우로 입설되어, 승강실린더(320)의 로드(320')단부가 상기한 내부케이스(302)의 척프레임(14)하단에 연결된다.

그리고 본 발명에서 모든 시스템의 작동을 단속하는 프로그램은 일반적인 시퀀스에 따라 작동되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략키로 한다.

도면중의 미설명부호 (P)는 파이프

(B)는 비드

(α)는 개선각

(6)은 리미트스위치

(7)은 스러스트베어링

(8)은 볼 베어링

(9)는 하모닉드라이버(HARMONIC DRIVE)

(10)은 타이밍폴리

(11)은 베어링하우징

(12)는 기대(2)의 고정프레임

(13)은 텐션로울러

(14)는 척프레임

(15)는 스프라켓을 도시한 것이다.

상기와 같이 실시될 수 있는 본 발명의 파이프(P) 절단기(1)는 각종의 대형선박이나 산업현장에서 사용되는 파이프(P)를 배관연결할시에 모관과 지관의 용접접속부를 절단하거나 등간격으로 파이프(P)를 절단하는등 각종의 파이프(P)를 절단작업시에 사용되는 것으로서, 본 발명으로 행할 수 있는 절단작업의 다양한 실시예는 제11도에 상세하게 개시되어 있듯이, 지관절단으로서는 평면직절단[제11도(가)], 평면경사절단[제11도(나)], 직각교차지관절단[제11도(다)], 경사교차지관절단[제11도(라)], 편심교차지관절단[제11도(마)] 등을 수행할 수 있으며, 모관절단으로는 직각교차절단[제11도(ㅂ)], 경사교차절단[제11도(사)], 편심교차절단[제11도(아)]을 수행할 수 있으며, 또한 동경 V형 지관절단[제11도(자)], 동경 V형 모관절단[제11도(차)]등의 절단작업을 수행할 수 있는 것으로서, 절단대상물인 파이프(P)의 직경, 길이, 두께등의 치수와 절단부의 시발기점과 종료기점, 그리고 대응접속되는 파이프(P)의 상기한 조건수치를 입력장치(도시치 않음)를 이용하여 입력한 후, 작동스위치를 ON하면 컴퓨터수치제어(CNC:COMPUTER NUMEMORIC CONTROLL)방식에 의하여 파이프(P)의 로딩, 척킹, 절단, 언로딩의 작업이 단계적으로 이루어지게 되는 것인데, 이의 작업과정을 상세히 설펴보기로 한다.

컨베이어시스템(5)은 기대(2)의 전후 스페이서에 따라 선택적으로 설치될 수 있는데, 제3도와 같은 경우는 기대(2)의 후측에 컨베이어시스템(5)이 설치되어 임의 형상으로 절단코져 하는 파이프(P)가 로딩되는 경우이다.

컨베이어시스템(5)의 구동으로 파이프(P)는 기대(2)의 로딩가이드판넬(201,202)상면을 통과하여 안치용 로울러(203,204)상간으로 진입케 되는데, 이때 안치용 로울러(203,204)상간의 저부에 설치된 승강대(206)는 승강실린더(212)의 신장작동으로 안치용 로울러(203,204)의 상단부 수평방향의 접선과 거의 일치되는 위치까지 상승되어 있으므로 파이프(P)는 승강대(206)상부의 승강가이드판넬(211)을 경유하여 안치용 블록(213)의 요입부(213')상에 안치된다.

이러한 승강대(206)의 승강작동은 파이프(P)가 기대(2)에 로딩시 파이프(P)의 중량 및 로딩시의 회전관성으로 인한 정위치 이탈등의 문제를 예방함과 동시에 기대(2)상의 안치용 로울러(203,204)의 파손을 예방하기 위한 것이며, 또한 약 6M이하의 중량이 무겁지 않은 파이프(P)를 척킹시에 회전수단(3)의 센터와 일치시키는 작동과 더불어 절단후 언로딩시의 체인컨베이어(208)구동을 위하여 필요한 작동이다.

파이프(P)가 승강대(206)의 안치용 블록(213)상면에 로딩완료되면, 하부의 승강실린더(212)의 수축작동으로 승강대(206)가 하강을 하여, 파이프(P)는 좌우 안치용 로울러(203,204)상간에 위치케 되고, 회전수단(3)이 파이프(P)를 척킹하게 되는데, 이때 파이프(P)의 직경에 따라 회전수단(3)의 메인샤프트(304)센터위치가 결정된다.

즉, 절단코져 하는 파이프(P)의 직경이 크고 작음에 따라 회전후단(3)의 메인샤프트(304)위치는 승강하면서 정확한 척킹위치를 결정하게 되고, 이는 미리 프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC; PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)상에 입력된 소정수치에 의하여 자동으로 작동됨은 물론이다.

회전수단(3)이 상기한 목적달성을 위하여 승강하는 과정은 하기와 같다. 회전수단(3)의 메인샤프트(304)는 승강가능한 내부케이스(302)상에 설치되어 있으므로, 좌우의 승강실린더(320)를 신축작동시키면 내부케이스(302)가 외부케이스(301)내에서 승강작동을 행하게 되고, 이때 가이드포스트하우징(319)내의 가이드포스트(318)는 내부케이스(302)의 승강작동을 가이딩함과 동시에 승강작동시의 밸런스를 유지하는 역할을 수행한다.

승강실린더(320)의 승강작동에 의하여 회전수단(3)의 메인샤프트(304)가 파이프(P)가 센터부에 위치케 되면, 회전수단(3)에 파이프(P)의 척킹작동이 행하여 진다.

즉, 회전수단(3)전측의 메인샤프트(304)와 연결된 척바디(309)상의 각각의 죠오(310,311)는 척바디(309)후측에 2단으로 설치된 클램핑실린더(306,307)의 신축작동에 의하여 파이프(P)를 클램핑, 또는 언클램핑케 되는 것으로서, 클램핑시의 작동을 보다 상세히 설펴보자.

제10도에서 보는 바와같이 클램핑실린더(306,307)가 신장을 하게 되면, 클램핑실린더(306,307)의 로드(306',307')단부에 연결된 연결레버(312)가 도시한 도면상에서 좌측으로 이동케 되고, 동 연결레버(312)에 일단이 핀(317)으로 각운동 가능케 연결된 링크(315)는 좌측방향으로 당겨지면서, 상기한 링크(315)의 타단에 핀(316)으로 연결된 작동블록(313)이 메인샤프트(304)를 기점으로 각운동함으로서, 작동블록(313)의 각 모서리부에 핀(306)으로 연결된 각각의 링크(315)도 동시에 작동하여 링크(315)단부에 핀(316)으로 연결된 죠오(310,311)가 죠오가이드(314)를 따라 슬라이드 확개되면서 파이프(P)의 내경부를 견고히 클램핑하게 되는 것이다.

그리고 회전수단(3)의 언클램핑은 파이프(P)의 절단작업후 이루어지는데, 우선적으로 언급하면, 전기한 역순으로 클램핑실린더(306,307)가 수축작동을 하게 되면, 클램핑실린더(306,307)의 로드(306',307')단부의 연결레버(312)가 제10도의 우측으로 이동되면서, 상기한 연결레버(312)에 일단이 핀(317)으로 연결된 링크(315)의 절첩식 각운동으로 인하여 작동블록(313)이 메인샤프트(304)를 기점으로 각운동하게 되어 작동블록(313)의 각 모서리부에 연결된 링크(315)도 동시 각운동으로 각각의 죠오(310,311)가 센터방향으로 슬라이드 수축 작동을 하게 되어 파이프(P)의 언클램핑이 완료되는 것이다.

파이프(P)가 회전수단(3)에 클램핑 완료되면, 회전수단(3)의 서보모터(303)가 구동하여 이와 타이밍벨트(305)로 연결된 메인샤프트(304)가 회동하여 메인샤프트(304) 선단의 척바디(309)도 동시 회동작동을 하게 되는데, 실제 척바디(309)의 회동작동은 토치부(4)가 작동을 개시한 시점이후에 이루어지며, 척바디(309)의 회동으로 파이프(P)의 회동운동이 행하여질때 기대(2)상의 안치용 로울러(203,204)는 아이들링 상태로 파이프(P)를 지지하면서 회동하게 된다.

그리고 본 발명의 척바디(309)상에 장착된 클램핑실린더(306,307)로 공급되는 유압은 메인샤프트(304) 후단의 로터리조인트(308)를 통하여 메인샤프트(304) 내부를 통하여 공급 및 배출이 이루어지므로 척바디(309)가 회전운동을 행하더라도 유압의 공급 및 배출에는 하등 장애를 받지 않고 원활한 작동을 수행할 수 있게 되는 것이다.

토치부(4)는 파이프(P)의 척킹이 이루어지는 시점에, 서포트프레임(401)의 가이드레일(402)을 따라 절단코져 하는 부위로 이동을 하게 되는데, 토치부(4)의 캐리지프레임(404)에 장착된 서보모터(405)의 구동으로 피니언(406)이 회동작동을 하여, 상기한 피니언(406)에 맞물림된 랙기어(407)를 따라 캐리지프레임(404)의 X축 방향 이동이 자유로이 행하여 지게 된다.

캐리지프레임(404)이 좌우 선택적인 이동으로 인하여 파이프(P)의 절단기점으로 토치부(4)의 이동이 완료되면, 토치램프(433)의 높이를 설정하기 위하여 토치프레임(413)이 승강작동을 행하게 되는데, 이는 당연히 파이프(P)의 직경이 클 경우는 상승폭이 커지고, 직경이 작을 경우에는 상승폭이 적을 것이다.

토치램프(433)의 승강작동은 제5도에서 도시한 바와같이 캐리지프레임(404) 상부의 기어드모터(410)의 구동으로 인하여, 이와 타이밍벨트(411)로 연결되어 회전하는 볼스크류(408)의 회전작동에 의하여 업다운베이스(409)가 승강작동을 하게되고, 그로 인하여 업다운베이스(409)와 LM레일(412) 및 LM가이드(414)로 연결된 토치프레임(413)도 동시에 승강작동을 행하여, 토치프레임(413)에 샤프트(418)로 연결된 토치선회박스(419)가 승강작동을 하게 되고, 토치선회박스(419)의 토치램프(433)의 높이가 설정위치로 조절되는 것이다.

토치램프(433)의 높이 설정작동이 완료되면, 토치램프(433)에는 점화가 이루어지고, 이때 절단부의 개선각(α)은 토치선회박스(419)내부의 서보모터(422)의 구동으로 인하여 이루어진다.

즉, 서보모터(422)가 구동하여 윔리듀우서(423)를 통하여 출력샤프트(425)가 정역방향으로 회동운동을 하게 되고, 출력샤프트(425)에 연결된 승강안내용 아암(426)은 각운동을 행하여 이에 승강가능하게 삽입설치된 볼부시(427)가 제8도에서 보는 바와같이 승강안내용 아암(426)상에서 승강하면서 가이드레일(431)상을 가이드로울러(428,429)에 의해 가이딩되는 가이드브라켓(430)을 각운동시킥 되어 가이드브라켓(430)선측의 토치램프(433)가 각운동을 하게 되어 절단부의 설정된 개선각(α)이 조절되는 것이며, 설정된 개선각(α)으로 토치램프(433)가 절단을 수행할 때 파이프(P)는 회전수단(3)에 의하여 소정속도로 회전을 하게 되고, 절단부의 형상에 따라 토치부(4)는 좌우로 이동을 하면서 절단작업을 수행케 된다.

토치램프(433)는 또한 토치프레임(413)내의 선회용모터(417)의 구동으로 인하여 피니언(420)과 맞물림되는 평기어(421)의 구동으로 인하여 샤프트(418)가 회전을 하여, 샤프트(418)하단에 연결된 토치선회박스(419)전체가 360° 회전이 가능하므로 여하한 위치에서도 개선각(α)을 구사할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 토치부(4)는 토치프레임(413)좌우로 파이프(P)의 표면지지용 핀장치(415)를 구비함으로서 용접에 의해 제관된 파이프(P)와 같은 경우 돌출된 비드(BEAD)에 의하여 토치램프(433)와 절단부 상기의 거리가 상이함으로서 야기될 수 있는 절단불량 요인을 미연에 예방할 수 있도록 되어 있는데, 핀장치(415)의 작동은 하기와 같다.

토치프레임(413)좌우의 핀장치(415)하단에는 파이프(P)의 외주면과 연접회동할 수 있는 로울러(416)가 설치되어 있어, 파이프(P) 절단작업시 회전수단(3)에 의하여 파이프(P)가 회동을 하면 로울러(416)도 동시 연접회동하게 되고, 파이프(P)의 외주면을 따라 회동중도에 로울러(416)가 돌출 비드에 연접케 되면 핀장치(416)전체가 상승하여, 이에 고정된 토치프레임(413)역시 상승케된다.

이때 토치프레임(413)의 상승은 캐리지프레임(404)과는 상관없이 업다운베이스(409)상의 LM가이드(412)와 토치프레임(413)상의 LM레일(414)에 의해 자유승강운동이 행하여진다.

결국 핀장치(415)의 작동으로 토치프레임(413) 및 토치선회박스(419)가 동시 승강작동을 행하여 파이프(P)의 절단부와 토치램프(433)의 간극은 항시 일정하게 유지되어 정확한 절단작업을 수행하게 되는 것이다.

상기한 과정을 거쳐 파이프(P)의 소정형 절단작업이 이루어지면, 파이프(P)의 언로딩 작업이 개시된다.

기대(2)의 승강실린더(212)가 신장작동을 하여 작업완료된 파이프(P)의 저부상으로 승강대(206)를 상승시켜 승강대(206)의 안치용 블록(213)의 요입부(213')상에 파이프(P)가 안치되고, 회전수단(3)의 죠오(310,311)가 클램핑실린더(306,307)의 작동으로 언클램핑된다.

파이프(P)가 회전수단(3)에서 언클램핑 상태로 승강대(206)상에 안치되면 체인켄베이어(208)가 기어드모터(207)의 구동으로 회전수단(3)의 반대방향으로 구동을 하여 체인컨베이어(208)의 안치용블록(213)에 안치된 파이프(P)를 파이프 절단기(1)의 측방으로 언로딩케 된다.

필요에 따라서는 기대(2)의 전후로 컨베이어시스템(5)을 설치하여 일측의 컨베이어시스템(5)은 파이프(P) 로딩용으로 사용하고, 타측의 컨베이어시스템(5)은 절단작업 완료된 파이프(P)의 언로딩용으로 활용할 수도 있다. 이러한 경우는 기대(2)의 승강대(206)를 승강실린더(212)를 신장시켜 승강대(206) 상부의 체인컨베이어(208)상면의 안치용 블록(213)에 파이프(P)를 안치시킨 후 언로딩용 컨베이어시스템(5) 방향으로 파이프(P)를 푸싱하면 파이프(P)는 안치용 블록(213)의 요입부(213')를 벗어나, 승강가이드판넬(211)과 로딩가이드판넬(201,202:이때는 로딩가이드판넬중 하나는 언로딩가이드판넬 역할을 수행케 됨)을 경유하여 컨베이어시스템(5)을 통하여 언로딩케 된다.

그리고 본 발명의 승강대(206)에 설치된 체인컨베이어(208)가 무한궤도형으로 구동이 가능한 것은 본 발명의 기대(2)상의 승강대(206)는 제4도에 사시도로 개시된 바와같이 승강대(206)상부에 요입부(209)를 형성하고, 승강대(206)의 중간에는 터널형의 중공부(210)를 형성하여 요입부(209)와 중공부(210)상간 좌우로 체인 스프라켓(15)에 권설된 체인컨베이어(208)를 설치함으로서 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설펴본 바와같이 본 발명은 종래 수작업 또는 캠구동 방식에 의하여 비능률적, 비정확성을 가지고 절단되던 각종의 산업용 파이프 절단작업을 컴퓨터수치제어방식에 의하여 사전에 필요한 소정수치만을 입력한 후 작동을 개시시키면, 워커(WORK)의 로딩에서 부터 척킹, 절단, 언로딩까지 완전 자동화로 절단작업을 수행할 수 있으며, 그로 인하여 작업의 능률향상과 정확도 향상 효과등을 득할 수 있는등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

이하의 부수되는 특허청구의 범위에 본 발명에서 보호받고져 하는 기술적 사항이 기재될 것이지만, 일부 구성부재를 단순히 등가물로 치환하거나 단순위치 변경등 당해업계에 숙달된 자에 의하여 용이하게 실시할 수 있는 변경실시예 역시 본 발명에서 해결코져한 기본적인 기술적 사항을 일탈치 않는한 본 발명과 동일한 기술이라 할 것이다.

Claims

절단코져 하는 파이프(P)가 안치되는 파이프(P) 안치용 기대(2)와, 상기 기대(2)의 일측에 설치되어 절단코져 하는 파이프(P)를 승강작동하면서 척킹하여 회전작동시킬 수 있는 회전수단(3)과, 상기 안치용 기대(2)에 로딩되어 회전수단(3)에 척킹회전되는 파이프(P)를 설정된 치수로 절단하는 토치부(4)로 구성된 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항에 있어서, 상기 기대(2)에는 전후로 로딩가이드판넬(201,202) 및 안치용로울러(203,204)가 적정간격을 가지며 교호로 다수개 설치되며, 기대(2)의 중앙부에는 승강실린더(212)에 의하여 승강가능한 승강대(206)를 설치한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항에 있어서, 상기 회전수단(3)은 외부케이스(301)내에 승강실린더(320)의 승강작동에 의하여 승강가능한 내부케이스(302)를 설치하고, 내부케이스(302)상의 구동수단에 의해 회동가능한 메인샤프트(304)에는 클램핑실린더(306,307)에 의해 클램핑작동을 선택적으로 행할 수 있는 죠오(310,311)를 가진 척바디(309)를 설치하여 파이프를 클램핑하여 회전작동할 수 있도록한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항에 있어서, 상기 토치부(4)는 서포터프레임(401)상을 구동수단의 구동으로 피니언(406) 및 랙기어(407)의 맞물림 작동에 의해 좌우로 이송할 수 있는 캐리지프레임(404)과, 상기 캐리지프레임(404)상의 구동수단에 의해 회동하는 볼스크류(408)와 연결되어 승강가능한 업다운베이스(409)와, 상기 업다운베이스(409)에 자유승강가능한 LM가이드와 LM레일로 연결된 토치프레임(413) 및, 상기 토치프레임(413)의 구동수단에 의하여 회동가능하게 샤프트(418)로 연결된 토치선회박스(419)를 구비하며; 상기 토치선회박스(419)내에는 구동수단에 의하여 각운동하는 가이드브라켓(430)단부에 토치램프(433)를 장착하여 파이프의 직경 및 절단코져 하는 형상에 따라 토치램프(433)의 각도 및 위치를 조절가능케한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기대(2)상의 승강가능한 승강대(206)는 상면에는 요입부(209)를 형성하고, 중앙에는 횡으로 터널형의 중공부(210)를 형성하여, 상기 요입부(209)와 중공부(210)를 무한궤도형으로 정역회동할 수 있는 체인컨베이어(208)를 설치하고; 상기 체인컨베이어(208)에는 파이프(P)안치용 요입부(213')를 가진 안치용블록(213)을 결합하며; 상기 승강대(206)의 전후로는 파이프 로딩시의 안내수단인 승강가이드판넬(211)을 적장간격으로 다수개 형성한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기대(2)의 안치용로울러(203,204)는 샤프트(205)에 구동수단을 연결하여 구동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 회전수단(3)의 메인샤프트(304) 후단에는 로터리조인트(309)를 연결하여 클램핑실린더(306,307)로 공급되는 유압파이프를 메인샤프트(304)에 축방향으로 내장하여 메인샤프트(304)의 회전에도 유압이 정상적으로 공급될 수 있도록한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 회전수단(3)의 승강가능한 내부케이스(302)는 승강시의 밸런스를 위하여 외부케이스(301)에 설치된 가이드포스트하우징(319)상을 승강할 수 있는 가이드포스트(318)를 가지는 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 회전수단(3)의 메인샤프트(304)에는 작동블록(313)이 축삽되어 각 모서리에는 타단이 죠오(310,311)에 핀(316,317)으로 설치된 링크(315)의 일단을 연결하고, 상기 링크(315)를 연결하는 수개의 핀(316,317)중에서 일측 핀(317)은 클램핑실린더(306,307)의 로드(306',307')단부에 연결된 연결레버(312)와 동시 연결되어 클램핑실린더(306,307)의 신축작동에 따라 죠오(310,311)가 센터로 부터 전개 및 절첩 슬라이드운동을 하면서 파이프를 척킹할 수 있도록한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 토치부(4)의 토치프레임(413)에는 절단코져 하는 파이프(P)의 외주면과 연접회동하는 로울러(416)를 단부에 가진 핀장치(415)를 장착하여 파이프의 절단외주면과 토치프레임(413)의 토치램프(433)가 일정한 간극을 유지할 수 있도록한 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.