KR101272710B1 - 파이프 교정 장치 - Google Patents

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이찬우
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(주)경동
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/14—Recontouring

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Abstract

본 발명은 파이프의 단면이 진원(眞圓)이 되도록 교정시킬 수 있는 파이프 교정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파이프 교정 장치는 내부에 축 방향으로 연장되는 수용공간이 형성되고, 외주면에 상기 수용공간과 연통하는 복수의 가이드 홀이 축을 중심으로 방사형으로 배치되는 하우징; 상기 수용공간 내에 왕복 이동 가능하게 삽입되고, 축 방향으로 경사지는 복수의 제1 경사면이 외주면에 형성되는 테이퍼드 블록; 상기 복수의 가이드 홀 각각에 삽입되고, 상기 제1 경사면과 동일한 방향으로 경사지고 상기 제1 경사면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 제2 경사면이 상기 테이퍼드 블록과 마주하는 면에 형성되는 복수의 경사 블록; 소정의 곡률 반경을 가지는 원호 형상으로 형성되며, 상기 복수의 경사 블록에 각각 결합되는 복수의 가압플레이트; 및 상기 테이퍼드 블록을 일 방향 및 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동시키는 유압 실린더를 포함한다.

Description

파이프 교정 장치{APPARATUS FOR REFORMING PIPE}
본 발명은 파이프 교정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프의 단면이 진원(眞圓)이 되도록 교정시킬 수 있는 파이프 교정 장치에 관한 것이다.
파이프를 제조방법별로 분류하면 용접부의 유무에 따라 심레스(seamless) 파이프와 접합파이프로 구분된다.
심레스 파이프는 강편 또는 강괴를 재료로 하여 천공기로 두꺼운 관형상의 성형품을 만들고, 이것을 여러 가지의 연신, 압연법에 의해 파이프의 두께를 감소시켜 접합부가 없는 파이프로 만드는 것이다.
접합파이프는 강판 등을 다양한 성형방법으로 원형으로 성형한 후 맞대진 부분을 용접 또는 단접하여 만든 파이프로서, 접합 방법에 따라 용접파이프와 단접파이프로 분류된다. 여기서, 용접파이프의 경우, 파이프의 내측에 상기 파이프의 길이방향으로 용접 비드가 돌출 형성된다.
이와 같이, 다양한 방식에 의해 제조된 파이프는 단면이 진원(眞圓)을 이루는 것이 이상적이지만 완전히 진원을 이루는 파이프를 제조하는 것은 매우 어렵다. 그리고, 파이프가 진원을 가지도록 제조되었다고 하더라도, 파이프의 보관, 운송 과정에서 파이프가 찌그러질 수도 있다. 또한, 제조된 파이프는 사용되기 전에 사용자의 필요에 따라 필요한 길이로 절단되거나 면취(chamfering), 표면처리와 같은 부가적인 처리가 가해질 수 있는데, 이와 같은 처리 과정에서도 파이프의 단면에 변화가 발생할 수 있다.
따라서, 파이프의 단면에 굴곡 또는 찌그러짐이 발생한 경우 사용 전에 파이프의 단면을 진원으로 교정할 필요가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴곡 또는 찌그러짐이 발생한 파이프의 단면을 진원으로 교정할 수 있는 파이프 교정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 축 방향으로 경사지는 복수의 제1 경사면이 외주면에 형성되는 테이퍼드 블록; 상기 제1 경사면과 동일한 방향으로 경사지고 상기 제1 경사면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 제2 경사면이 상기 테이퍼드 블록과 마주하는 면에 형성되는 복수의 경사 블록; 소정의 곡률 반경을 가지는 원호 형상으로 형성되며, 상기 복수의 경사 블록에 각각 결합되는 복수의 가압플레이트; 및 상기 테이퍼드 블록을 일 방향 및 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동시키는 유압 실린더를 포함하며, 상기 유압 실린더에 의해 상기 테이퍼드 블록이 상기 일 방향으로 이동하면 상기 복수의 경사 블록이 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측으로 이동하여 상기 복수의 가압플레이트가 파이프의 내주면을 가압하고, 상기 유압 실린더에 의해 상기 테이퍼드 블록이 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동하면 상기 복수의 경사 블록이 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 내측으로 이동하여 상기 복수의 가압플레이트가 상기 파이프의 내주면과 이격되고, 상기 경사 블록에는 적어도 둘의 상기 가압플레이트가 적층되는 것을 특징으로 하는 파이프 교정 장치를 제공한다.
상기 가압플레이트에는 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향으로 관통하는 볼트 홀이 형성되고, 상기 가압플레이트는, 상기 볼트 홀을 관통하여 상기 경사 블록에 결합되는 볼트에 의해 상기 경사 블록에 결합될 수 있다.
상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은, 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 곡률 반경이 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은, 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 원호의 길이가 긴 것이 바람직하다.
또한, 상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은 동일한 중심각을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 하우징의 반경 방향 외측으로 이동되는 경사 블록에 의해 가압플레이트가 파이프의 내주면을 가압함으로써 파이프가 진원으로 교정되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 경사 블록에 각각 원호 형상의 단면을 가지며 경사 블록보다 폭이 넓은 가압플레이트가 설치되기 때문에 유압 실린더에 의해 발생되는 작동력에 의해 교정되는 파이프의 면적이 최대화되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 하나의 경사 블록에 복수의 가압플레이트가 적층되도록 구성됨으로써, 파이프의 내경이 커지거나 작아지더라도 파이프의 내경과 최대한 유사한 곡률 반경을 가지는 가압플레이트를 이용하여 파이프를 교정할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 내경이 증가하더라도 가압플레이트가 파이프의 내주면에 항상 닿을 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 경사 블록에 적층된 가압플레이트들은, 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 원호의 길이가 길도록 구성됨으로써 가압플레이트와 파이프의 접촉 면적이 최대화되기 때문에 한 번의 교정으로 파이프의 최대한 넓은 부분을 교정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 경사 블록에 적층된 가압플레이트 중 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 곡률 반경이 더 크도록 구성됨으로써 다양한 내경을 가지는 파이프를 교정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 경사 블록에 적층된 가압플레이트들은 동일한 중심각을 가지도록 구성됨으로써, 교정 동작 시 인접한 경사 블록에 결합된 가압플레이트들끼리 간섭되는 것이 방지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 하우징의 내부에 수용되는 구성요소들의 결합 관계를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 교정부의 수직 단면도이다.
도 4는 도 3의 상태에서 테이퍼드 블록이 전진하여 가압플레이트가 반경 방향 외측으로 이동하여 파이프가 교정된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 테이퍼드 블록의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 테이퍼드 블록과 경사 블록이 결합된 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 서로 다른 내경을 가지는 파이프를 교정하기 위하여 가압플레이트를 적층하여 사용하는 상태를 나타내는 예를 도시하는 도면이다.
도 11은 가압플레이트와 파이프의 내경의 곡률 반경이 상이할 때 파이프가 가압플레이트에 의해 찌그러지는 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 베이스 프레임의 분해 사시도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 베이스 프레임에 의해 교정부가 하강 및 상승된 상태를 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 하우징의 내부에 수용되는 구성요소들의 결합 관계를 도시하는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 교정부의 수직 단면도이고, 도 4는 도 3의 상태에서 테이퍼드 블록이 전진하여 가압플레이트가 반경 방향 외측으로 이동하여 파이프가 교정된 상태를 도시하는 단면도이다. 도 5는 도 3의 B-B'선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 4의 C-C'선에 따른 단면도이며, 도 7은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 테이퍼드 블록의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 테이퍼드 블록과 경사 블록이 결합된 상태를 도시하는 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치에 있어서 서로 다른 내경을 가지는 파이프를 교정하기 위하여 가압플레이트를 적층하여 사용하는 상태를 나타내는 예를 도시하는 도면이고, 도 11은 가압플레이트와 파이프의 내경의 곡률 반경이 상이할 때 파이프가 가압플레이트에 의해 찌그러지는 예를 도시하는 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 베이스 프레임의 분해 사시도이고, 도 13의 (a) 및 (b)는 각각 베이스 프레임에 의해 교정부가 하강 및 상승된 상태를 도시하는 도면이다.
이하의 설명에서는 파이프 교정 장치에 있어서 파이프(900)가 위치하는 쪽을 파이프 교정 장치의 '전방'이라고 하고, 그 반대 방향을 파이프 교정 장치의 '후방'이라고 한다. 그리고, 파이프(900)의 형상 오차는, 파이프(900)의 반경 방향으로의 굴곡, 요철, 찌그러짐 또는 곡률 반경의 상이 등과 같이 파이프(900)의 진원도에 영향을 미치는 형상적인 요소들을 모두 포함하는 개념이다. 그리고, 파이프 교정 장치가 파이프(900)를 교정한다는 것은, 파이프 교정 장치에 의해 파이프(900)의 형상 오차를 가진 부위가 진원 또는 진원에 근접한 형상으로 변형된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치는 크게 파이프(900)를 지지하는 파이프 지지대(100), 파이프(900)를 교정하는 교정부(20) 및 교정부(20)를 지지하고 승강시키며 전후 방향으로 이동시키는 베이스 프레임(800)을 포함한다. 도 1 내지 3을 참조하면, 교정부(20)는 하우징(200), 유압 실린더(300), 테이퍼드 블록(400), 경사 블록(500), 가압플레이트(600), 회전 유닛(700)을 포함한다. 하우징(200)에는 수용공간(210)이 형성되고, 외주면에는 복수의 가이드 홀(220)이 형성된다. 테이퍼드 블록(400)은 하우징(200)의 수용공간(210) 내에 삽입되고, 외주면에는 복수의 제1 경사면(410)이 형성된다. 경사 블록(500)은 복수의 가이드 홀(220) 각각에 삽입되고, 제2 경사면(510)이 형성된다. 가압플레이트(600)는 복수의 경사 블록(500)에 각각 결합된다. 유압 실린더(300)는 하우징(200)의 후방에 구비되고, 테이퍼드 블록(400)을 일 방향 및 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동시킨다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 각 구성에 대해 자세히 설명한다.
파이프 지지대(100)는 파이프(900)를 지지하며, 본 발명에 따른 파이프 교정 장치에 의한 교정이 수행되는 동안 파이프(900)가 유동하지 않도록 고정한다. 파이프 지지대(100)는 파이프(900)의 축 방향을 따라 연속적으로 연장되는 형태이거나, 복수의 파이프 지지대(100)가 파이프(900)의 축 방향을 따라 이격하여 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 파이프 지지대(100)에는 파이프(900)를 고정시키는 클램프가 구비될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 파이프 지지대(100)에 안착된 파이프(900)를 중심축을 중심으로 회전시키는 회전 유닛(700)이 파이프 지지대(100)에 구비될 수 있다.
하우징(200)은 축 방향으로 연장되는 수용공간(210)이 형성되는 중공의 원통형 부재이다. 도 2 및 7에 도시된 바와 같이, 하우징(200) 외주면에는 하우징(200)의 축을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 가이드 홀(220)이 수용공간(210)과 연통되게 형성된다. 각각의 가이드 홀(220)들은 하우징(200)의 둘레를 따라 등간격으로 배치된다. 수용공간(210)은 테이퍼드 블록(400)이 하우징(200)의 축 방향으로 이동하기 위한 경로가 되며, 가이드 홀(220)은 복수의 경사 블록(500)이 하우징(200)의 반경 방향으로 이동하기 위한 경로가 된다.
도 2 및 8을 참조하면, 테이퍼드 블록(400)은 하우징(200)의 축 방향을 따라 전후로 이동 가능하게 하우징(200) 내부의 수용공간(210)에 수용된다. 테이퍼드 블록(400)의 외주면에는 복수의 제1 경사면(410)이 둘레를 따라 형성된다. 제1 경사면(410)은 테이퍼드 블록(400)의 축 방향을 따라 연장되며, 전방으로부터 후방으로 갈수록 테이퍼드 블록(400)의 중심축으로부터 멀어지도록 형성된다. 테이퍼드 블록(400)의 외주면에 제1 경사면(410)이 형성됨으로써 테이퍼드 블록(400)은 전체적으로 테이퍼진 형상을 이룬다. 테이퍼드 블록(400)의 외주면에 형성되는 복수의 제1 경사면(410)에는 각각 경사 블록(500)이 면접촉된다.
유압 실린더(300)는 하우징(200)의 후방에 배치되며, 유압 실린더(300)의 실린더 로드(310)에는 테이퍼드 블록(400)이 결합된다. 유압 실린더(300)는 외부로부터 소정 압력의 작동유체를 공급받아 실린더 로드(310)를 왕복 운동시킨다. 테이퍼드 블록(400)은 실린더 로드(310)에 결합되어 유압 실린더(300)의 작동에 따라 실린더 로드(310)와 함께 전후로 이동한다. 즉, 실린더 로드(310)가 유압 실린더(300)로부터 인출되면 실린더 로드(310)와 함께 전방으로 이동하고, 실린더 로드(310)가 유압 실린더(300)로 인입되면 실린더 로드(310)와 함께 후방으로 이동한다. 테이퍼드 블록(400)은 유압 실린더(300)에 의해 발생되는 축 방향의 힘을 경사 블록(500)에 전달한다. 유압 실린더(300)에 의해 발생되는 축 방향의 힘은 파이프(900)를 교정하기 위한 작동력으로 작용한다.
복수의 경사 블록(500)은 각각 하우징(200)의 반경 방향의 외측 및 내측으로 이동 가능하게 하우징(200)의 가이드 홀(220)에 삽입된다. 경사 블록(500)은 가이드 홀(220)에 삽입된 상태에서 테이퍼드 블록(400)의 제1 경사면(410)에 접촉된다. 경사 블록(500)이 테이퍼드 블록(400)과 접촉하는 쪽에는 제2 경사면(510)이 형성되고, 그 반대쪽에는 가압플레이트(600)가 결합된다. 제2 경사면(510)은 제1 경사면(410)과 동일한 경사를 가진다. 즉, 제2 경사면(510)은 전방으로부터 후방으로 갈수록 테이퍼드 블록(400)의 중심축으로부터 멀어지며, 제2 경사면(510)이 동일한 각도로 경사진다. 경사 블록(500)이 가이드 홀(220)에 삽입된 상태에서 제2 경사면(510)은 제1 경사면(410)과 접한다. 따라서, 테이퍼드 블록(400)이 전방 또는 후방으로 이동할 때 제1 경사면(410)이 제2 경사면(510)에 대해 슬라이딩된다.
경사 블록(500)의 전면(512) 및 후면(514)은 각각 가이드 홀(220)에 접하게 되므로, 테이퍼드 블록(400)이 하우징(200) 내에서 전방 또는 후방으로 이동하더라도 경사 블록(500)은 전후로 이동하지 않는다. 따라서, 테이퍼드 블록(400)이 전방으로 이동하면 제1 경사면(410)에 의해 제2 경사면(510)이 밀려나면서 경사 블록(500)이 하우징(200)의 반경 방향 외측으로 이동한다.
가압플레이트(600)는 단면이 소정의 곡률 반경을 가지는 원호 형상으로 이루어진다. 가압플레이트(600)는 경사 블록(500)보다 폭이 넓은 것이 바람직하다. 가압플레이트(600)는 파이프(900)의 내부에서 파이프의 반경방향 외측으로 이동하면서 파이프(900) 내주면을 가압한다. 파이프의 내주면에 있어서 가압플레이트(600)에 의해 가압되는 부위는 가압플레이트(600)의 외주면의 형상에 부합되는 형상으로 변형됨으로써 파이프(900)의 둘레에 발생한 굴곡 또는 찌그러짐이 교정된다.
경사 블록(500)에 가압플레이트(600)가 구비되지 않고 경사 블록(500)이 직접 파이프(900)의 내주면에 접촉하는 경우에는, 파이프(900)의 내주면 상에서 인접하는 경사 블록(500)들 간의 간격이 넓기 때문에 경사 블록(500)에 의해 교정될 수 없는 부분이 많이 발생한다. 또한, 가압플레이트(600)가 구비되지 않으면 파이프 교정 장치의 작동력이 경사 블록(500)과 파이프(900)의 접촉 면적에 집중되기 때문에 파이프(900)의 교정 중에 파이프(900)가 의도하지 않는 형상으로 변형될 위험이 있다. 따라서, 경사 블록(500)에 가압플레이트(600)가 결합됨으로써 파이프(900)의 교정 시 더욱 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 힘을 전달할 수 있는 장점이 있다. 경사 블록(500)과 가압플레이트(600)는 도시된 바와 같이 볼트(610)에 의해 결합될 수 있다.
상기와 같이, 유압 실린더(300)가 테이퍼드 블록(400)을 전방으로 미는 힘은 경사 블록(500)을 통해 힘의 방향이 전환되어 가압플레이트(600)에 전달되며, 가압플레이트(600)의 전체 면적을 통해 파이프(900)에 작용한다. 여기서, 본 실시예에서는 경사 블록(500)을 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 외측으로 이동시키기 위해서 테이퍼드 블록(400)을 전방으로 이동시켰다. 이는, 제1 경사면(410) 및 제2 경사면(510)이 전방에서 후방으로 갈수록 테이퍼드 블록(400)의 중심축으로부터 멀어지도록 이루어져 있기 때문이며, 이와는 반대로, 제1 경사면(410) 및 제2 경사면(510)이 후방에서 전방으로 갈수록 테이퍼드 블록(400)의 중심축으로부터 멀어지도록 이루어지는 경우에는 테이퍼드 블록(400)을 후방으로 이동시킴으로써 경사 블록(500)을 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 외측으로 이동시킬 수 있다. 즉, 테이퍼드 블록(400)에 형성되는 제1 경사면(410)이 기울어지는 방향에 따라 테이퍼드 블록(400)이 전진하면서 경사 블록(500)을 반경 방향 외측으로 밀어낼 수 있고, 테이퍼드 블록(400)이 후진하면서 경사 블록(500)을 반경 방향 외측으로 밀어낼 수도 있다.
한편, 유압 실린더(300)의 작동력이 경사 블록(500)에 잘 전달되기 위해서는 테이퍼드 블록(400)의 제1 경사면(410)이 경사 블록(500)의 제2 경사면(510)을 따라 원활하게 슬라이딩할 수 있어야 한다. 제1 경사면(410)과 제2 경사면(510)이 어긋나거나 이탈되면 유압 실린더(300)의 작동력이 경사 블록(500)에 제대로 전달되지 않거나 테이퍼드 블록(400)과 경사 블록(500)간의 접촉 부위가 손상될 수 있다. 테이퍼드 블록(400)이 경사 블록(500)에 대해 원활하게 슬라이딩될 수 있도록 하기 위해 제2 경사면(510)의 양측에는 경사 블록(500)의 외측 방향으로 돌출되며 제2 경사면(510)과 동일한 경사를 가지도록 연장되는 가이드 돌기(520)가 형성되고, 제1 경사면(410)의 상부에는 양측으로부터 내측 방향으로 돌출되며 제1 경사면(410)과 동일한 경사를 가지도록 연장되는 내측 플랜지(420)가 형성된다. 제1 경사면(410)과 내측 플랜지(420) 사이의 공간은 가이드 홈(430)이 된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 경사 블록(500)의 가이드 돌기(520)가 테이퍼드 블록(400)의 가이드 홈(430)에 삽입되면 가이드 돌기(520)가 가이드 홈(430)에 의해 안내됨으로써 테이퍼드 블록(400)이 전방 및 후방으로 이동 시에 제1 경사면(410)과 제2 경사면(510)이 어긋나지 않고 원활하게 슬라이딩된다.
한편, 파이프(900)의 교정이 완료된 후에는 테이퍼드 블록(400)의 전방 이동에 의해 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 외측으로 밀려난 경사 블록(500)을 다시 원위치로 복귀시킬 필요가 있다. 그런데, 단순히 테이퍼드 블록(400)과 경사 블록(500)에 제1 경사면(410) 및 제2 경사면(510)이 형성되는 경우에는, 테이퍼드 블록(400)을 후방으로 이동시키더라도 모든 경사 블록(500)이 반경 방향 내측으로 복귀되지는 않는다. 이는, 경사 블록(500)은 테이퍼드 블록(400)의 외주면을 따라 배치되는데, 테이퍼드 블록(400)의 상부측에 배치되는 경사 블록(500)은 테이퍼드 블록(400)이 후방으로 이동하면 자중에 의해 하강하여 반경 방향 내측으로 복귀할 수 있으나, 테이퍼드 블록(400)의 하부측에 배치되는 경사 블록(500)은 테이퍼드 블록(400)이 후방으로 이동하더라도 원위치로 복귀되지 않기 때문이다. 따라서, 테이퍼드 블록(400)의 후방으로의 이동 시 경사 블록(500)을 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 내측으로 잡아당길 수 있는 구조가 필요한데, 경사 블록(500)의 가이드 돌기(520)와 테이퍼드 블록(400)의 가이드 홈(430)이 이 기능을 수행한다. 테이퍼드 블록(400)이 후방으로 이동 시에 가이드 돌기(520)가 내측 플랜지(420)에 의해 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 내측으로 가압됨으로써 모든 경사 블록(500)은 반경 방향 내측으로 복귀할 수 있다.
회전 유닛(700)은 하우징(200)을 중심축을 중심으로 일 방향 및 그 반대 방향으로 회전시킨다. 테이퍼드 블록(400)이 전방으로 이동하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼드 블록(400)의 외주면을 따라 방사상으로 배치되는 복수의 가압플레이트(600)들은 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향 외측으로 동시에 이동하여 파이프(900)의 내주면을 가압한다. 가압플레이트(600)가 반경 방향 외측으로 이동하여 파이프(900)의 내주면에 접촉된 상태에서는, 가압플레이트(600)와 인접하는 다른 가압플레이트(600) 사이에 간격이 발생하므로, 이 간격 부분에서는 파이프(900)에 압력이 가해지지 않기 때문에 파이프(900)의 단면 전체가 진원이 되지 않을 수 있다. 따라서, 이 간격 부분을 다시 가압플레이트(600)를 이용하여 교정해줄 필요가 있다. 가압플레이트(600)에 의해 1차적으로 파이프(900)가 교정된 후에도 파이프(900)의 단면이 전체적으로 진원을 이루지 않는 경우, 파이프(900)에 형상 오차가 발생한 부분이 가압플레이트(600)에 의해 교정될 수 있도록 회전 유닛(700)이 하우징(200), 테이퍼드 블록(400) 및 가압플레이트(600)를 회전시켜 가압플레이트(600)를 형상 오차가 발생한 부분에 위치시킨다. 이 상태에서 다시 테이퍼드 블록(400)을 전방으로 이동시켜 가압플레이트(600)로 파이프(900) 내주면을 가압하면 해당 부분의 형상 오차가 교정된다. 필요에 따라 이와 같은 과정을 반복함으로써 파이프(900)의 원주 전체에 걸쳐 형상 오차가 교정될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 필요에 따라서는 회전 유닛(700)이 하우징(200), 테이퍼드 블록(400) 및 가압플레이트(600)를 회전시키는 대신 파이프(900)를 회전시키도록 구성될 수도 있다.
상기와 같이, 테이퍼드 블록(400)의 외주면상에 배치된 모든 가압플레이트(600)가 동시에 반경 방향으로 이동하기 때문에, 파이프(900)를 교정하는 과정에서 파이프(900)의 내주면에 골고루 힘이 가해짐으로써 특정 부분에만 힘이 집중되는 것이 방지된다. 또한, 경사 블록(500)이 테이퍼드 블록(400)의 반경 방향으로 이동할 때 경사 블록(500)의 양 측면이 가이드 홀(220)의 양 측면에 접촉되므로 경사 블록(500)이 정확하게 반경 방향 외측으로만 파이프(900)에 힘을 가할 수 있기 때문에 파이프(900)를 더욱 정확하게 교정할 수 있다.
도 10의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 가압플레이트(600)는 둘 이상이 하우징(200)의 반경 방향으로 적층되는 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 각 가압플레이트(600)들은 원호 형상의 단면을 가지고 동일한 중심점을 가진다. 또한, 적층되는 복수의 가압플레이트(600)들은 하우징(200)의 반경 방향 외측에 배치되는 것일수록 더 큰 곡률 반경을 가진다(R1'<R2'<R3'). 본 발명에 따른 파이프 교정 장치에 의해 교정되는 파이프(900)는 다양한 내경을 가질 수 있다. 그런데, 파이프(900)의 내주면에 접하는 가압플레이트(600)의 곡률 반경은 고정되어 있기 때문에 다양한 직경의 파이프(900)를 교정 시에 정밀도가 떨어질 수 있다. 다시 말해, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 가압플레이트(600)의 곡률 반경(R4')이 파이프(900) 내경의 곡률 반경(R4)보다 크거나, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 가압플레이트(600)의 곡률 반경(R5')이 파이프(900) 내경의 곡률 반경(R5)보다 작을 경우에는, 파이프(900)의 교정 시에 파이프(900)의 단면이 진원이 되지 않고 굴곡이 발생할 수 있다. 따라서, 가압플레이트(600)의 곡률 반경은 파이프(900) 내경의 곡률 반경과 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 파이프(900)의 종류마다 서로 다른 크기의 곡률 반경을 가지는 가압플레이트(600)가 장착된 파이프 교정 장치를 구비하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서, 파이프(900)의 내경에 대응하는 가압플레이트(600)를 여러 종류 구비해놓은 다음, 필요할 때마다 해당 가압플레이트(600)로 교체하여 파이프(900)를 교정하는 방법이 있을 수 있다. 그러나, 테이퍼드 블록(400)의 이동에 따른 경사 블록(500)의 반경 방향의 이동 거리는 고정되어 있기 때문에 파이프(900)의 내경이 소정의 값을 초과하는 경우에는 경사 블록(500)이 최대한 반경 방향 외측으로 이동하더라도 가압플레이트(600)가 파이프(900)의 내주면에 닿지 않을 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 하우징(200)의 반경 방향 외측으로 갈수록 더 큰 곡률 반경(R1', R2', R3')을 가지는 복수의 가압플레이트(600)들이 적층되도록 구성되는 경우, 파이프(900)의 내경(R1, R2, R3)이 커지거나 작아지더라도 파이프(900)의 내경과 최대한 유사한 곡률 반경을 가지는 가압플레이트(600)를 이용하여 파이프(900)를 교정할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프(900)의 내경이 증가하더라도 가압플레이트(600)가 파이프(900)의 내주면에 항상 닿을 수 있다.
상술한 바와 같이, 가압플레이트(600)가 반경 방향으로 적층되는 구조로 이루어질 때, 반경 방향의 외측에 배치된 가압플레이트(600)일수록 큰 곡률 반경을 가진다. 또한, 파이프(900)와의 접촉 면적을 최대화하기 위하여 반경 방향의 외측에 배치된 가압플레이트(600)일수록 원호의 길이가 길다. 다만, 인접하는 다른 가압플레이트(600)와의 간섭을 방지하기 위하여 적층되는 복수의 가압플레이트(600)들은 동일한 중심각(θ1, θ2, θ3)를 가지는 것이 바람직하다.
복수의 가압플레이트(600)들은 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서와 같이, 가압플레이트(600)은 볼트에 의해 결합될 수 있다. 이때, 가압플레이트(600)에는 반경 방향으로 관통하는 볼트 홀(620)이 형성되고, 가압플레이트(600)들이 서로 적층된 상태에서 볼트(610)가 볼트 홀(620)을 관통하여 경사 블록(500)에 결합됨으로써 가압플레이트(600)들은 경사 블록(500)에 고정된다.
베이스 프레임(800)은 하우징(200)의 지면으로부터의 높이 및 축 방향의 위치를 조절 가능하도록 하우징(200)을 지지한다. 베이스 프레임(800)은, 상부 프레임(810), 하부 프레임(820) 및 승강수단을 포함한다.
하부 프레임(820)은 이동수단에 의해 하우징(200)의 전후 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상부 프레임(810)에는 하우징(200)이 고정되고, 상부 프레임(810)은 승강수단에 의해 하부 프레임(820)에 대해 승강 가능하게 구성된다.
하부 프레임(820)을 하우징(200)의 축 방향으로 이동시키기 위해 하부 프레임(820)에는 바퀴(830)가 구비된다. 하부 프레임(820)이 정해진 위치에 도달하면 더 이상 하부 프레임(820)이 움직이지 않도록 바퀴(830)는 잠금 기능이 구비되는 것이 바람직하다.
상부 프레임(810)을 하부 프레임(820)에 대해 승강시키기 위한 승강수단으로서, 리프트 링크(840) 및 유압 실린더(850)가 구비된다. 리프트 링크(840)는 제1 링크(842)와 제2 링크(844)가 교차축(846)을 중심으로 상대회전이 가능하도록 'X'자 형으로 교차되는 팬터그래프 방식의 링크이다. 제1 링크(842)와 제2 링크(844)가 상대회전하여 제1 링크(842)의 상단 및 제2 링크(844)의 상단이 서로 가까워지면 리프트 링크(840)가 신장되고, 제1 링크(842)의 상단 및 제2 링크(844)의 상단이 서로 멀어지면 리프트 링크(840)는 수축된다. 리프트 링크(840)는 베이스 프레임(800)의 좌측 및 우측에 각각 구비된다. 리프트 링크(840)는 상부 프레임(810)과 하부 프레임(820) 사이에 구비되되, 제1 링크(842)의 상단과 제2 링크(844)의 하단은 각각 상부 프레임(810) 및 하부 프레임(820)에 힌지결합되며, 제1 링크(842)의 하단과 제2 링크(844)의 상단은 각각 하부 프레임(820) 및 상부 프레임(810)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 리프트 링크(840)의 신장 및 수축 시 제1 링크(842)의 하단과 제2 링크(844)의 상단은 각각 하부 프레임(820) 및 상부 프레임(810)을 슬라이딩한다. 좌측 및 우측 제1 링크(842) 사이에는 크로스 바(848)가 결합된다. 유압 실린더(850)는 하부 프레임(820)에 힌지결합되고, 유압 실린더(850)의 실린더 로드(310)는 크로스 바(848)에 힌지 결합된다.
유압 실린더(850)가 작동하여 실린더 로드(310)가 유압 실린더(850)로부터 인출되면 실린더 로드(310)에 의하여 크로스 바(848)가 전방으로 힘을 받게 되고, 이에 따라 제1 링크(842)의 하단이 하부 프레임(820)에 대해 전방으로 슬라이딩한다. 이와 동시에, 제2 링크(844)의 상단도 상부 프레임(810)에 대해 전방으로 슬라이딩함으로써 리프트 링크(840)는 신장하게 되고 상부 프레임(810)은 하부 프레임(820)에 대해 상승한다. 이와 반대로, 실린더 로드(310)가 유압 실린더(850)로 인입되면 크로스 바(848)가 후방으로 후퇴함으로써 제1 링크(842)의 하단 및 제2 링크(844)의 상단은 다시 후방으로 슬라이딩하게 되고, 이에 따라 리프트 링크(840)는 수축되고 상부 프레임(810)은 하강한다.
본 실시예에 도시된 방식 이외에도 상부 프레임(810)을 하부 프레임(820)에 대해 승강시키기 위한 구조는 공지된 다양한 방식이 이용될 수 있다. 예컨대, 유압잭을 상부 프레임(810)과 하부 프레임(820) 사이에 설치하여, 유압잭을 이용하여 상부 프레임(810)을 직접 승강시킬 수도 있다.
이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 실시예에 따른 파이프 교정 장치의 작동과정을 설명한다.
먼저, 파이프(900)가 파이프 지지대(100) 상에 안착되어 고정된다. 파이프(900)가 축 방향을 따라 전후로 이동하거나 축을 중심으로 회전하지 않도록 파이프(900)가 파이프 지지대(100)에 단단하게 고정되는 것이 바람직하다.
이어서, 가압플레이트(600)의 높이를 조정하여 가압플레이트(600)의 중심축이 파이프(900)의 중심축과 일치시킨다. 가압플레이트(600)의 중심축과 파이프(900)의 중심축이 일치되면 파이프 교정 장치를 파이프(900) 측으로 전진시켜 가압플레이트(600)을 파이프(900)의 내부로 삽입시킨다. 이때, 가압플레이트(600)의 높이 조정과 파이프 교정 장치의 전진 또는 후진 동작은 순차적으로 수행되거나 동시에 수행될 수도 있으며, 사용자가 원하는 지점에 가압플레이트(600)을 위치시키기 위하여 상기 동작이 반복적으로 수행될 수 있다.
가압플레이트(600)이 사용자가 원하는 위치에 위치하면 유압 실린더(300)를 작동시켜 테이퍼드 블록(400)을 전방으로 이동시킨다. 테이퍼드 블록(400)이 전방으로 이동함에 따라 테이퍼드 블록(400)의 제1 경사면에 접하고 있는 경사 블록(500)이 점차 파이프(900)의 반경 방향 외측으로 밀려난다. 이에 따라, 경사 블록(500)과 결합된 가압플레이트(600)가 경사 블록(500)과 함께 반경 방향으로 이동하여 파이프(900)의 내주면에 접하게 된다. 가압플레이트(600)가 파이프(900)의 내주면에 접한 상태에서 유압 실린더(300)가 계속 동작하면 파이프(900)에 있어서 가압플레이트(600)에 접한 부분이 가압플레이트(600)의 이동 방향으로 밀려나면서 교정되는데, 이때 파이프(900)의 단면 프로파일은 가압플레이트(600)의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 가지게 된다.
가압플레이트(600)에 의해 파이프(900)의 해당 부위에 대한 형상 오차의 교정이 완료되면, 유압 실린더(300)가 테이퍼드 블록(400)을 다시 후방으로 복귀시키며, 이에 의해 가압플레이트(600)는 파이프(900)의 내주면으로부터 이격된다. 만약, 가압플레이트(600)에 의해 교정된 부위의 동일 원주 상에 또 다른 형상 오차가 존재한다면 가압플레이트(600)가 해당 부위와 마주하도록 파이프(900)의 축을 중심으로 하우징(200)을 회전시킨 후 해당 부위를 가압하여 교정한다. 가압플레이트(600)가 위치한 지점을 둘러싸고 있는 파이프(900)의 단면에 대한 교정이 완료되면 가압플레이트(600)를 축 방향으로 이동시켜 상기의 과정을 반복함으로써 파이프(900)의 형상 오차를 교정한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 파이프 지지대 200: 하우징
300: 유압 실린더 400: 테이퍼드 블록
500: 경사 블록 600: 가압플레이트
700: 회전유닛 800: 베이스 프레임
900: 파이프

Claims (5)

  1. 내부에 축 방향으로 연장되는 수용공간이 형성되고, 외주면에 상기 수용공간과 연통하는 복수의 가이드 홀이 축을 중심으로 방사형으로 배치되는 하우징;
    상기 수용공간 내에 왕복 이동 가능하게 삽입되고, 축 방향으로 경사지는 복수의 제1 경사면이 외주면에 형성되는 테이퍼드 블록;
    상기 복수의 가이드 홀 각각에 삽입되고, 상기 제1 경사면과 동일한 방향으로 경사지고 상기 제1 경사면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 제2 경사면이 상기 테이퍼드 블록과 마주하는 면에 형성되는 복수의 경사 블록;
    소정의 곡률 반경을 가지는 원호 형상으로 형성되며, 상기 복수의 경사 블록에 각각 결합되는 복수의 가압플레이트;
    상기 테이퍼드 블록을 일 방향 및 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동시키는 유압 실린더; 및
    상기 하우징을 지지하고 승강시키며 전후 방향으로 이동시키는 베이스 프레임을 포함하며,
    상기 유압 실린더에 의해 상기 테이퍼드 블록이 상기 일 방향으로 이동하면 상기 복수의 경사 블록이 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측으로 이동하여 상기 복수의 가압플레이트가 파이프의 내주면을 가압하고, 상기 유압 실린더에 의해 상기 테이퍼드 블록이 상기 일 방향의 반대 방향으로 이동하면 상기 복수의 경사 블록이 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 내측으로 이동하여 상기 복수의 가압플레이트가 상기 파이프의 내주면과 이격되고,
    상기 경사 블록에는 적어도 둘의 상기 가압플레이트가 적층되고,
    상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은, 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 곡률 반경이 더 큰 것을 특징으로 하는
    파이프 교정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압플레이트에는 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향으로 관통하는 볼트 홀이 형성되고,
    상기 가압플레이트는, 상기 볼트 홀을 관통하여 상기 경사 블록에 결합되는 볼트에 의해 상기 경사 블록에 결합되는 것을 특징으로 하는
    파이프 교정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은, 상기 테이퍼드 블록의 반경 방향 외측에 배치된 것일수록 원호의 길이가 긴 것을 특징으로 하는
    파이프 교정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경사 블록에 적층된 상기 가압플레이트들은 동일한 중심각을 가지는 것을 특징으로 하는
    파이프 교정 장치.
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