KR100313474B1 - 로터리식 루퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관(pipe) 제조설비에 있어, 언코일러(uncoiler)로부터 조관기(pipe mill)로 공급되는 두루말이식 대강(coil type strip)을 예비 저장토록 함으로써 새로 투입되는 대강이 조관기로 연속 공급될 수 있도록 하는 로터리식 루퍼(Rotary-Looper)에 관한 것이다.

일정량이 권취된 상태의 대강을 언코일러를 이용하여 연속으로 공급할때 권취량에는 한계가 있으므로 하나의 단위 뭉치가 모두 소모되기 까지는 약 10~20분 정도 밖에는 소요되지 않으므로 하나의 단위뭉치가 모두 소모된 후 다시 새로운 단위뭉치가 조관기로 재 공급되도록 하게 될 경우에 매 단위뭉치가 교체되는 사이마다 조관기의 가동을 중지하게 되므로 시간과 인력이 소요됨은 물론, 기 공급된 단위뭉치의 끝단과 새로 공급되는 단위뭉치의 선단 부분에서 많은 양의 불량품이 발생하게 되는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 기 공급된 대강의 끝단이 거의 드러날 즈음 별도의 장치를 이용하여 조관기의 대강 인출속도 보다도 빠른 속도로 대강을 인취하여 예비로 저장토록 함으로써, 이 저장량이 조관기로 공급되어 계속해서 관을 제조하는 동안 기 공급된 대강의 끝단은 주행을 멈춘 상태로 정지하도록 하여 그 순간 새로 공급되는 대강의 선단을 맞대어 용접할 수 있도록 하기 위한 것으로, 회전드럼과 안내드럼에 의해 대강이 전혀 손상없이 예비 저장되도록 함으로써 불량률을 최소화함과 더불어 각 부분을 단순화함으로써 제조원가와 고장률을 격감시킬 수 있도록 하며, 특히 대강이 진입하는 위치와 배출되는 위치가 일직선상에 위치되도록 함으로써 기존의 관 제조설비에 그대로 설치 적용이 가능토록 한 것이다.

Description

로터리식 루퍼{Rotary-Looper}

본 발명은 관(pipe) 제조설비에 있어, 언코일러(uncoiler)로부터 조관기(pipe mill)로 공급되는 두루말이식 대강(coil type strip)을 예비 저장토록 함으로써 새로 투입되는 대강이 조관기로 연속 공급될 수 있도록 하는 로터리식 루퍼(Rotary-Looper)에 관한 것이다.일정량이 권취된 상태의 대강을 언코일러를 이용하여 연속으로 공급할때 권취량에는 한계가 있으므로 하나의 단위 뭉치가 모두 소모되기 까지는 약 10~20분 정도 밖에는 소요되지 않으므로 하나의 단위뭉치가 모두 소모된 후 다시 새로운 단위뭉치가 조관기로 재 공급되도록 하게 될 경우에 매 단위뭉치가 교체되는 사이마다 조관기의 가동을 중지하게 되므로 시간과 인력이 소요됨은 물론, 기 공급된 단위뭉치의 끝단과 새로 공급되는 단위뭉치의 선단 부분에서 많은 양의 불량품이 발생하게 되는 문제가 있다.

따라서, 조관기의 가동을 멈추지 않고도 대강을 연속적으로 공급할 수 있도록 하는 대안으로서, 언코일러에 기 장착되어 공급되는 대강의 끝단과 새로 공급되는 대강의 선단을 용접하여 대강이 연속적으로 조관기로 공급되도록 하는 방법이 최선일 것이다.

그러나, 조관기는 항시 일정한 속도로 대강을 인출하게 되므로, 대강은 상응하는 주행속도를 가지게 되므로 기 공급된 대강의 끝단이 조관기로 이송되는 과정에서 새로 공급되는 대강의 선단을 맞대어 용접한다는 것은 사실상 불가능하다.

이에, 기 공급된 대강의 끝단이 거의 드러날 즈음 별도의 장치를 이용하여 조관기의 대강 인출속도 보다도 빠른 속도로 대강을 인취하여 예비로 저장토록 함으로써, 이 저장량이 조관기로 공급되어 계속해서 관을 제조하는 동안 기 공급된 대강의 끝단은 주행을 멈춘 상태로 정지하도록 하여 그 순간 새로 공급되는 대강의 선단을 맞대어 용접할 수 있도록 하기 위한 직립식 루퍼(vertical type looper)가 미국의 켄트 주식회사(Kent Corporation)에 의해 제안된 바 있다.

이와같은, 종래의 직립식 루퍼는, 도1에 나타낸 바와같이 언코일러(A)와 조관기(B) 사이의 기대(10)상에 설치되는 것으로, 언코일러(A)로 부터 공급되는 대강(8)을 인출하는 입측 핀치로울러(1)와 인출되는 대강(8)을 안내하는 입측가이드(2) 그리고 가이드 끝 부분의 가이드판(3)을 통과한 대강(8)이 외측가이드로울러군(7)의 내측에 밀착되어 한바퀴 이상을 회전한 다음, ' U ' 자형으로 굴곡되면서 진행방향이 바뀌어, 내측 가이드로울러군(6)의 외부를 따라서 한바퀴 정도를 돌고난 후, 나선형 가이드로울러군(5)을 따라서, 나선형으로 한바퀴 휘돌아서 측정로울러(4)에 의해 조관기(B) 측으로 배출된다.

이 과정에서, 입측 핀치로울러(1)를 구동시켜서, 조관기(B)측으로 배출되는 속도보다 더 빠른 속도로 대강(8)을 인출하게 되면, 'U'자형 굴곡부(8')가 대강(8)의 진행방향으로 이동되면서, 내측 가이드로울러군(6)과 외측 가이드로울러군(7)에 같은 겹수로 저장되게 된다. 이때, 대강(8)은 탄성(Spring Back) 때문에 외측 가이드로울러군(7)에 강하게 밀착되므로, 대강(8)이 한겹이상 저장되면, 더 이상 밀려들어가기가 어려워져서, 입측가이드(2), 또는 가이드판(3)의 속에서 대강(8)이 끼이거나 더이상 이송이 불가능해 진다. 이러한 이유 때문에, 외측 가이드로울러군(7)의 직경을 감겨지는 대강(8)의 겹수에 대응하여 도 1에 점선도시한 바와 같이 천천히 팽창시킴으로서 내측 가이드로울러군(6)과의 사이에 공간부를 지속적으로 유지시키면서 저장해야 한다. 또한, 내측 가이드로울러군(6)과 외측 가이드로울러군(7)에 감겨진 대강(8)의 사이간격이 일정하지 못하고 불규칙하게 되어 'U'자형 굴곡부(8')가 부드럽게 통과하지 못하고, 꺾이는 현상이 발생하게 되므로, 내측 가이드로울러군(6) 또한 대강(8)이 저장되는 동안 점선도시와 같이 지속적으로 그 직경을 천천히 팽창시켜서 내측 가이드로울러군(6)의 외부에 감겨지는 대강(8)이 팽팽한 상태로 유지되도록 해야한다.

한편, 각 가이드로울러군(5),(6),(7)의 직경을 조절하기 위한 내부 구조는 도2에 나타낸 바와 같이 내측 가이드로울러군(6)과 외측 가이드로울러군(7)의 로울러 숫자만큼 복잡하게 장치되어, 전체가 유압장치(Hydraulic system)와 공압장치(Pneumatic system)로 구동되는 링크(L)(Link) 구조로 구성됨으로서 제작 및 조립과정이 매우 어렵고 복잡해 짐으로 인하여, 기계제작 비용이 높아짐은 물론, 고장의 빈도가 잦게 되고, 각 부분의 구동에 따른 소음이 엄청나게 발생하게 된다.

그리고, 내측 가이드로울러군(6)과 외측 가이드로울러군(7) 사이의 간격이넓으면 두께가 얇은 대강(8)의 경우에 'U'자형 굴곡부(8')의 원주가 커져서 부드럽게 밀려들어가지 못하고 구겨지게 되므로 얇은 대강(8)인 경우에는 외측가이드로울러군(7)의 초기위치를 조정하여, 내측 가이드로울러군(7)과 외측 가이드로울러(7) 사이의 간격을 좁혀서 운전해야 하기 때문에 번거로움이 있다.

또한, 인출되는 대강(8)은 항상 외측 가이드로울러군(7)의 내부원주상의 하단부 접선위치로 진입해야 하므로, 외측 가이드로울러군(7)의 확장에 대응하여 입측 핀치로울러(1), 입측 가이드(2), 입측 가이드판(3) 등이 모두 같이 링크에 의해 승강되도록 구성됨으로써 장치의 복잡성으로 인한 제작비용의 상승요인과 고장이 빈번하게 발생하게 되는 요인이 된다.

그리고, 가동중에 대강(8)은 항상 서로 밀착된 상태로 움직이기 때문에, 대강(8)의 겹겹사이에 탄성에 의한 마찰력이 매우 크게 작용하므로, 입측 핀치로울러(1)의 동력이 상대적으로 커야 대강(8)의 인입이 가능하고, 이에 따른 대강(8)의 마찰 소음발생과 분진(먼지) 발생량이 커지게 된다.

한편, 이와같은 직립식 루퍼는 조관기(B) 측으로 공급되는 출측의 대강(8)이 입측의 대강(8) 위치보다 'W' 만큼 편심되어 지므로, 후프케이지(Hoop Cage) 등 다른 저장장치를 사용하고 있는 낙후된 공장에 직립식 루퍼를 설치하게 될 경우, 일단 출측의 중심을 조관기(B)의 중심과 맞추어서 설치해야 하고, 언코일러(A)의 중심을 편심량 'W' 만큼 이동하여 재설치해야 하는 번거로움이 있다.

특히, 종래의 직립식 루퍼는 그 구조상, 장치 내부에 항상 내측 가이드로울러군(6)과 외측 가이드로울러군(7)에 한겹 이상의 대강(8)이 저장되어 있어야 하며, 조관기(B)가 계속 가동중인 상태에서 한겹 이상의 대강(8)이 장치내부에 없으면, 심각한 사태가 발생된다.

따라서 루퍼 내부에, 대강(8)이 두겹 이하가 되면 대강(8)을 충분히 저장해야 하고, 저장된 대강(8)이 풀려나가서 다시 두겹 이하가 되면 다시 저장하는 작동을 반복해야 한다. 이때, 다시 저장해야 하는 시점에서, 언코일러(A)에 걸려 있는 대강(8)의 양이 적으면, 루퍼는 충분한 양을 저장하지 못하게 되고, 따라서 기 공급되는 대강(8)의 끝단과 새로 공급되는 대강(8)의 선단을 용접하여 연결하는데, 필요한 시간이 부족하여, 조관기(B)를 정지시켜야 한다.

그러므로, 직립식 루퍼의 사용시에는 대강(8)의 규격을 철저히 관리해야 하므로 숙련도가 요구됨은 물론 운전자가 각별한 주의를 해야한다.

더욱이 종래의 직립식 루퍼는, 소규모 파이프 공장에서 사용하기에는, 가격이 고가인 데다가, 숙련된 운전자를 보유하기 어렵기 때문에 사용하기 어려운 실정이므로 주로, 대규모의 공장에서만 사용하고 있다.

본 발명은 회전드럼과 안내드럼에 의해 대강이 전혀 손상없이 예비 저장되도록 함으로써 불량률을 최소화함과 더불어 각 부분을 단순화함으로써 제조원가와 고장률을 격감시킬 수 있도록 하며, 특히 대강이 진입하는 위치와 배출되는 위치가 일직선상에 위치되도록 함으로써 기존의 관 제조설비에 그대로 설치 적용이 가능토록 한 것이다.

도1은 종래 직립식 루퍼의 작용상태를 나타낸 정면도.

도2는 도1의 일부를 생략한 종단면 개략도.

도3은 본 발명의 작용상태를 나타낸 정면도로서,

(a)는 초기 상태를 나타낸 것이고,

(b)는 예비저장상태를 나타낸 것이다.

도4는 도3(b)의 일부를 생략한 종단면 개략도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

8 : 대강(coil type strip) 10 : 기대 11 : 핀치로울러(pinch roller)

12 : 유도로울러군(lead roller) 13 : 안내로울러(guide roller)

14 : 측정로울러(measuring roller) 15 : 고정드럼(fixed drum)

16 : 나선형 가이드 로울러군(spiral guide roller) 16' : 최종로울러

17 : 내측 감김로울러군(inside basket roller)

18 :회전드럼(rotary drum) 19 : 안내드럼(lead drum)

20 : 레일(rail) 21 : 레일고정로울러군(rail roller) 22 : 모우터

23 : 내측 가이드로울러군(inside basket guide roller)

24 : 외측 감김로울러군(outside basket roller)

25 : 외측 가이드로울러군(outside basket guide roller)

∠θ°: 기울기 A : 언코일러(uncoiler) B : 조관기(pipe mill)

∠72°~∠78°의 기울기(∠θ°)로 경사지게 형성된 기대(10)의 중심에 고정드럼(15)이 설치되어, 고정드럼(15)의 외연에 내측 감김로울러군(17)이 설치되고, 그 내측에 전방으로 돌출되는 나선형 가이드로울러군(16)이 설치된다.

고정드럼(15)의 외측에는 기대(10)상에 설치된 레일고정로울러군(21)에 레일(20)로 안내되도록 모우터(22)로 구동되는 회전드럼(18)이 설치되고, 회전드럼(18)의 일측에 안내드럼(19)이 회전 가능하게 설치된다.

회전드럼(18)의 내연에는 내측 가이드로울러군(23)이 동심원상에 설치되고, 외연에는 외측 감김로울러군(24)이 설치되며, 그 외방에 일정간격을 띠어 기대(10) 상에 외측 가이드로울러군(25)이 설치된다.

기대(10)의 일측에는 외측 가이드로울러군(25)의 접선 하단부에 위치하도록 핀치로울러(11)와 유도로울러군(12)이 설치되고, 타측에는 측정로울러(14)가 설치된다.

도면중 미설명 부호 16'는 나선형 가이드로울러군(16)의 최종로울러이고, 13은 안내로울러이다.

이와같은 본 발명은 초기 상태에서는 도3(a)에 나타낸 바와같이 두루말이 형태로 권취된 단위뭉치의 대강(8)이 언코일러(A)에 장착되어 핀치로울러(11)와 유도로울러군(12)을 경유하여 외측 감김로울러군(24)과 외측 가이드로울러군(25) 사이로 진입한 후 안내드럼(19)을 휘돌아 진행 방향이 반대로 되어 내측 감김로울러군(17)과 내측 가이드로울러군(23) 사이로 진입한 다음 나선형 가이드로울러군(16)을 휘감아 돌아서 측정로울러(14)에 의해 설정된 속도로 조관기(B)로 공급하게 되는데, 하나의 단위뭉치로 부터 대강(8)이 거의 소진될 무렵 사전에 설정되어 프로그래밍된 콘트롤러(도시를 생략함)가 이를 감지하여 모우터(22)를 구동시킴으로써 대강(8)을 예비 저장하는 단계로 들어가게 되는바, 이는 도3(b) 및 도4에 나타낸 바와같이 측정로울러(14)가 조관기(B) 측에서 요구하는 이송속도를 인식하고 있는 상태에서 핀치로울러(11)가 측정로울러(14)의 설정속도보다 빠른 속도로 회전하여 대강(8)을 이송하게 되고, 양측 로울러(11)(14)의 속도차이만큼 모우터(22)에 의해 회전드럼(18)이 반시계 방향으로 회전함으로써, 언코일러(A) 측의 대강(8)을 빠른 속도로 인취하여 외측 감김로울러군(24)에 권취하게 됨과 동시에 안내드럼(19)에 의해 내측 감김로울러군(17)에도 권취가 이루어지면서 나선형 가이드로울러군(16)에 안내되어 공급되고 있는 대강(8)은 연속적으로 동일 이송속도를 가지면서 내측 감김로울러군(17)에 권취되는 저장분의 내측부터 풀려져서 조관기(B) 측으로 공급되고 외측 감김로울러군(24)에 권취되는 저장분은 안내드럼(19)에 안내되어 내측부터 풀려져 내측감김로울러군(17)의 외연에 권취되며 회전드럼(18)은 계속 회전하여 단위뭉치의 끝단이 언코일러(A)와 핀치로울러(11) 사이에 노출될 때까지 대강(8)을 권취하게 되고, 일단 대강(8)의 끝단이 언코일러(A)와 핀치로울러(11)의 사이에 소정 위치에 노출되게 되면 콘트롤러에 의해 핀치로울러(11)가 정지하면서 대강(8)의 끝단이 이송을 멈춤과 동시에 모우터(22)가 역회전을 하여 회전드럼(18)을 반대방향 즉, 시계방향으로 회전시켜 줌으로써 조관기(B) 측으로의 공급속도에 대응하여 내측 감김로울러군(17)에 권취된 대강(8)을 내측에서 부터 풀어주게 됨과 동시에 외측 감김로울러군(24)에 권취된 저장분은 안내드럼(19)에 안내되어 내측 감김로울러군(17)측으로 이송되면서 연속적인 조관기(B) 측으로의 공급이 이루어지는 것이다.

이때, 회전드럼(18)에 예비 저장된 대강(8)이 풀려져 공급되는 동안 언코일러(A)에 새로운 단위뭉치의 대강(8)을 장착한 다음 그 선단을 핀치로울러(11) 직전에 노출된 기 공급분의 대강(8) 끝단과 용접하여 줌으로써 대강(8)이 연속하여 공급될 수 있는 상태로 대기하게 되고, 도3(a)에 나타낸 바와 같은 상태로 내·외측 감김로울러군(17)(24)에 권취된 예비저장분이 모두 소진되고 난 후에는 콘트롤러가 이를 감지하여 모우터(22)를 정지시켜 회전드럼(18)의 회전을 정지시킴으로써 언코일러(A)에 새로 장착된 대강(8)을 조관기(B) 측으로 연속 공급되도록 하게 되고, 이와같은 작용을 반복함으로써 조관기(B)를 정지하지 않고도 대강(8)을 연속적으로 공급할 수 있게 되는 것이다.

한편, 회전드럼(18)이 역회전을 시작하게 되면 내·외측 감김로울러군(17)(24)에 권취된 대강(8)이 외방으로 벌어지려는 작용을 하게 되나 콘트롤러에 의해 회전드럼(18)의 회전속도가 측정로울러(14)의 회전속도에 대응하여 동일한 속도로 회전하게 됨으로써 외방으로 벌어지지 않게 됨은 물론 중심측으로 오므라들지도 않아 느슨한 상태를 유지하게 되어 각 겹 사이에 틈새가 벌어지면서 마찰계수가 상실되어 외측 겹으로부터 내측겹으로 탄성에 의한 자연적인 이송이 순간적으로 반복 진행되고, 이러한 작용에 의해 외측 감김로울러군(24)에 권취된 저장분은 안내드럼(19)의 안내를 받아 내측 감김로울러군(17) 측으로 반복 이송되어 예비저장분의 대강(8)을 전혀 손상됨이 없이 조관기(B)측으로 원활하게 공급할 수 있게 되는 것이다.

더욱이, 기대(10)가 ∠72°~∠78°의 기울기(∠θ°)를 가짐으로써 회전드럼(18) 또한 같은 기울기(∠θ°)에서 작동하게 되어 하중이 기대(10)측으로 작용하게 됨으로써 가동시 안정감을 부여하여 진동을 완화시킬 수 있음은 물론, 하중이 수직과 수평 방향으로 분산되어 각 부분의 마모 및 집중하중에 의한 파손을 방지할 수 있게 됨과 아울러, 특히 도4에 나타낸 바와같이 기울기(∠θ°)는 ∠75°가 바람직할 것이나, 회전드럼(18)의 지름이 달라질 경우에는 그에 대응하여 기울기(∠θ°) 또한 달라져야 하는바, 회전드럼(18)의 지름이 큰 경우에는 기울기(∠θ°)가 커져야 하고 회전드럼(18)의 지름이 작은 경우에는 기울기(∠θ°)가 작아져야 하는데 그 허용범위는 적정각도인 ∠75°의 ±3°정도이면 나선형 가이드로울러군(16)의 돌출구성에 따른 대강(8)의 위치변동 오차를 상쇄시켜 대강(8)의 진입 위치와 배출위치를 이송 방향의 일직선상 즉, 핀치로울러(11)와 나선형 가이드로울러군(16)의 최종로울러(16') 및 측정로울러(14)의 중심을 일직선 상으로 위치시킴으로서 기존의 관 제조설비에 그대로 설치 적용이 가능한 잇점을 제공하게 되는 것이다.

본 발명은 대강을 일정한 속도로 연속 공급하면서도 일정량의 대강을 예비 저장토록 함으로써 두루말이 단위뭉치로 되는 대강을 새로운 단위뭉치와 용접으로 연결할 수 있는 시간을 확보할 수 있도록 하여 대강을 연속으로 공급할 수 있어 조관기를 정지시키지 않고도 관을 연속적으로 제조할 수 있으므로, 제품의 불량 발생을 최소화함과 더불어 인력 및 작업시간을 절감할 수 있음은 물론, 구성 및 작용을 단순화 함으로써 소음발생을 최소화하여 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있는 등의 지대한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (2)

1. 나선형 가이드로울러군(16)을 갖는 고정드럼(15)이 직립된 기대(10) 상에 설치되고 진입측과 배출측에 핀치로울러(11)와 유도로울러(12) 및 측정로울러(14)가 설치된 루퍼에 있어서, 고정드럼(15)의 외연에 내측 감김로울러군(17)이 동심원상에 설치되고, 고정드럼(15)의 외측에는 기대(10) 상에 설치된 레일고정로울러군(21)에 레일(20)로 안내되도록 모우터(22)로 구동되는 회전드럼(18)이 설치되어 일측에 안내드럼(19)이 회전 가능하게 설치되며, 회전드럼(18)의 내·외연에 각기 내측 가이드로울러군(23)과 외측 감김로울러군(24)이 설치되고, 외측 감김로울러군(24)의 외방에 일정간격을 띠어 기대(10) 상에 외측 가이드로울러군(25)이 설치된 로터리식 루퍼.
2. 제1항에 있어서, 핀치로울러(11)와 나선형 가이드로울러군(16)의 최종로울러(16') 및 측정로울러(14)의 중심이 일직선 상에 위치되도록 기대(10)가 ∠72°~∠78°의 기울기(∠θ°)를 갖는 로터리식 루퍼.