KR101323547B1 - 파이프 매니퓰레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 큰 지름의 파이프(8)의 벤딩용 장치에서 이용하기 위한 파이프(8)의 적재 및 하적용 파이프 매니퓰레이터로서, 상기 파이프 벤딩용 장치 내에서 파이프(8)는 이 파이프(8)를 환형으로 둘러싸는 유도 작동식 가열 장치(3)를 통해서 축방향으로 안내되고, 파이프(8)의 단부에는 축방향에서 파이프(8)의 전진 이송 방향으로 변위 가능하고 파이프 벤딩용 장치와 견고하게 연결되는 수용 슬리브(5)가 제공되고, 이 수용 슬리브(5)는 내부로부터 파이프(8) 내에 도달하고 이때 내부로부터 파이프를 적소에 고정하고, 수용 슬리브(5)는 파이프(8)가 유도 작동식 가열 장치를 통해서 밀려 이동하게끔 하는 축방향 힘을 제공하며, 수용 슬리브(5)는, 후방 단부가 전방 그립 부재(2) 내에서 벤딩 아암에 고정될 때까지 축방향으로 유도 작동식 가열 장치(3)를 통해서 소정의 방식으로 파이프(8)를 안내하는, 상기 파이프 매니퓰레이터에 관한 것이다.

Description

파이프 매니퓰레이터{PIPE MANIPULATOR}

본 발명은, 내부에서 벤딩될 파이프가 벤딩 위치에서 유도 가열되는 파이프 벤딩기 내로 파이프를 적재 및 삽입하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 여기서 파이프는 3 내지 최대 120㎜의 벽 두께, 400 내지 1,660㎜의 큰 지름 및 수 톤의 무게를 갖는 종종 두꺼운 벽의 강철 파이프이다. 이를 위해 개발된 파이프 벤딩기도 그에 상응하게 대형이고 무거우며, 이런 파이프 벤딩기에 의해서는 1 내지 10미터의 벤딩 반경이 실현된다.

이와 관련하여 문제가 되는 점은 벤딩된 파이프의 취급이다. 각각의 벤딩을 위해 벤딩될 파이프는 자체의 직선 단부에서 이송 캐리지에 고정되어야 하며, 그에 반해 벤딩될 단부에는 벤딩 로크(bending lock)가 고정된다. 벤딩 로크와 이송 캐리지 사이에는 통상적으로 유도 링(induction ring)으로서도 지칭되는 환형의 유도 가열 장치가 위치한다. 상기 유도 링은 모든 적재 및 이송 과정에서 복잡한 방식으로 해체되고 그런 후에 다시 장착 및 배향되어야 하는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 운반 시에 요동하는 파이프가 손상을 초래할 위험이 존재할 수도 있기 때문이다. 이는 대개 파이프 벤딩기의 판매량을 결정적으로 제한하는 벤딩 공정의 상당한 지연을 의미한다.

따라서 본 발명의 목적은 파이프 벤딩기를 위한 적재 및 이송 과정을 단축 및 간소화하고 그에 따라 상기 벤딩기의 달성 가능한 처리량과 그에 따른 벤딩기의 경제성을 높이는 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적은, 큰 지름의 파이프의 벤딩용 장치에서 이용할 수 있도록 파이프를 이동하기 위한 파이프 매니퓰레이터로서,

- 파이프 벤딩용 장치 내에서는 파이프가 이 파이프를 환형으로 둘러싸는 가열 장치를 통해서 축방향으로 안내되고,

- 파이프의 전진 이송 방향에 위치하는 벤딩용 장치의 부분에 적어도 하나의 벤딩 아암(bending arm)이 위치하되,

- 벤딩 아암에 위치하는 벤딩 로크는 벤딩될 파이프 피스(pipe piece)를 견고하게 에워싸면서 파이프의 전진 이송 중에 벤딩 회전축을 중심으로 이동되고,

- 파이프의 단부에는 축방향에서 파이프의 전진 이송 방향으로 변위될 수 있는 수용 슬리브(receiving sleeve)가 이송 장치에 변위 가능하게 장착되고,

- 수용 슬리브는 내부로부터 파이프 내에 파지되고 이때 내부로부터 파이프를 고정하며,

- 수용 슬리브는 전방 그립 장치(gripping device) 내에까지 축방향으로 가열 장치를 통해서 소정의 방식으로 파이프를 안내하는,

상기 파이프 매니퓰레이터에 의해 달성된다.

이에 의해 유도 링의 해체 및 재장착을 배제할 수 있는데, 그 이유는 후방 파이프 단부가 유도 시스템의 전방에서 충분히 멀리 고정될 때까지 유도 링을 통해서 파이프를 정확하게 안내할 수 있으면서도, 파손 작용을 하는 파이프의 편향 운동을 우려하지 않아도 되기 때문이다. 수용 슬리브는, 파이프가 가열 장치를 통해서 안내되게끔 하는 힘을 제공한다. 이런 경우 파이프 매니퓰레이터는, 일반적으로 수용 슬리브와, 축방향으로 수용 슬리브를 이동시키는 역할을 하는 장치로 구성되되, 수용 슬리브 이동용 장치는 통상적인 종래 기술에 따르는 통상적인 이송 장치에 상응한다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 파이프를 안내하기 위한 또 다른 고정 장치도 종래 기술에서 이미 기재되었다. 이를 위해 OS DE 26 30 967은 파이프를 벤딩하고, 그런 다음 유도 링을 제거할 필요 없이, 지지 심봉을 이용하여 벤딩 장치로부터 파이프를 인출하는 점을 교시하고 있다. 그러나 지지 심봉은 전진 이송부로서 이용되지 않을뿐더러, 파이프를 파지하여 파이프 벤딩기 내로 삽입하기 위한 툴로서도 이용되지 않는다.

DE 31 47 688 A1은 파이프 급속 클램핑 장치(pipe quick-clamping device)를 기술하며, 이 급속 클랩핑 장치에 의해서는 고정 단부에서 벤딩 불가능한 파이프 길이가 가능한 짧게 달성되되, 주연부에 분포된 다수의 길이방향 슬롯을 포함하는 볼트형 확장 콜릿(expanding collet)에 의해 반경 방향 고정 이동(radial clamping movement)이 달성된다. 이를 위해 확장 콜릿은 벤딩될 파이프의 일측 단부에 걸쳐서도 접하는 받침부를 제공한다. 그러나 이런 기술로는 작은 벽 두께 차이만이 보상될 수 있으며, 툴은 큰 파이프 지름 스펙트럼 이상에서는 이용될 수 없다. 또한, 후방 파이프 단부를 가열 장치를 통해서 안내할 수도 없다.

파이프를 위한 또 다른 콜릿 척(collet chuck)은 공보 DE 1 966 496 U 및 US 2,862,540에 기재되어 있다. 그러나 상기 콜릿 척 역시도 지름이 가변하는 큰 파이프를 수용하여 파이프 벤딩기에서 유도 벤딩하기에는 적합하지 못하다.

본 발명의 실시예에서, 수용 슬리브는 수평의 파이프 중심축에 대해 수직으로 위치하는 2개 이상의 홀딩 평면에서 벤딩될 파이프를 고정한다. 이런 유형의 파이프 내측 수용 장치로는, 파이프가 길이 방향이나 접선 방향으로도 미끄러지지 못하게 파이프를 고정할 수 있다. 두 홀딩 평면은, 큰 지레 힘(leverage)을 흡수할 수 있으면서도, 파이프의 힘 적용점들에서 변형을 야기하지 않을 정도로 서로 이격되어 위치해 있어야 한다. 지지를 위해 추가의 홀딩 평면들이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 각각의 홀딩 평면에서 마찰 결합식 고정이 홀딩 장치들을 통해 이루어지며, 이들 홀딩 장치는 내부로부터 파이프 쪽에 압착된다. 이런 경우, 상당한 힘이 발생하므로, 소정의 제한 가능한 압력 힘과 충분한 힘 적용 표면이 제공되도록 유의해야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 각각의 평면 내 홀딩 장치들은, 자체 외부 단부에 파이프 내측면을 위한 힘 적용 부재를 포함하는 홀딩 레버들에 의해 형성되고, 이들 홀딩 레버는 수용 슬리브 내부의 유압 시스템에 의해 작동되며, 이때 동심으로 확장될 수 있다. 여기서 홀딩 레버들은 서로 동기식으로 작동하거나 또는 반대 방향으로 작동하게끔 배치될 수 있다. 동기식 작동 패턴의 경우 여러 홀딩 평면의 힘 적용 표면들은 또한 서로 연결될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 홀딩 평면들 각각에는 3개, 4개, 5개 또는 6개의 홀딩 레버가 제공되되, 이들 홀딩 레버는 주연부에 걸쳐 균일하게 분포 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 수용 슬리브가 회전될 수 있다. 이는 다중 벤딩 시에 고정을 용이하게 하며, 그리고 공간상 복잡할 수 있는 수회의 벤딩 공정 후에 파이프의 확실한 추출이 이루어질 수 있도록 파이프가 회전될 수 있게끔 한다.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 장치를 이용하여 벤딩 공정 이전 및 그 이후에 파이프를 적재 및 안내하기 위한 방법으로서, 다음의 단계들:

a) 파이프 매니퓰레이터 전방에서 축방향으로 정렬하게끔 벤딩될 파이프를 위치 결정하는 단계,

b) 적어도 2개의 홀딩 평면이 벤딩될 파이프의 내부에 위치할 때까지, 수축식 홀딩 레버들을 포함하는 파이프 매니퓰레이터의 수용 슬리브를 파이프 내로 도입하는 단계,

c) 파이프가 수용 슬리브에 의해 고정될 때까지 홀딩 레버들을 유압식으로 확장하는 단계,

d) 파이프가 이송 캐리지 내에 고정될 수 있는 위치까지 폐쇄된 유도 링을 통해 파이프를 견인하는 단계,

e) 유도 가열부를 이용하여 파이프를 밀면서 동시에 벤딩하는 단계,

f) 벤딩 공정을 종료한 후에, 전방 그립 장치 내에까지 폐쇄되어 있지만 비활성화된 유도 링을 통해 벤딩된 파이프를 인출하는 단계,

g) 벤딩 아암 로크 내에 파이프를 고정하는 단계,

h) 홀딩 레버들을 유압식으로 수축시키는 단계,

i) 파이프로부터 수용 슬리브를 추출하는 단계,

j) 파이프를 배출하는 단계를

포함하는 상기 방법에 관한 것이다.

요컨대 더 이상 크레인을 이용하여 벤딩기 내에 파이프를 위치 결정할 필요가 없게 되었다. 또한, 파이프가 냉각될 때까지의 대기시간 없이 통상적인 벤딩 공정들을 한번에 실행할 수 있으며, 이런 점은 생산성을 대폭 향상시키는데, 그 이유는 전체 벤딩 공정을 대폭 촉진하기 때문이다. 그런 다음 파이프 배출은 간단하게 예컨대 실내작업용 크레인을 이용하여 실시할 수 있다.

그러나 벤딩 공정 중 유의할 점으로서, 해당하는 힘 적용 표면이 유도 링 근처에 도달할 때 홀딩 레버들이 확장되는 것이 아니라, 그 홀딩 레버들은 대기 위치에 위치하게끔 해야 한다.

본 발명은 다음에서 9개의 개략도에 따라 더욱 상세하게 설명된다. 도 1에는 벤딩기의 부재들 및 파이프 매니퓰레이터와 상기 부재들의 상호 작용에 대한 개요가 도시되어 있다. 도 2a 내지 2d에는 수축된 홀딩 레버들을 포함하는 수용 슬리브가 도시되어 있으며, 도 3a 내지 3d에는 확장된 홀딩 레버들을 포함하는 수용 슬리브가 도시되어 있다.

도 1에는 벤딩 로크(1)와 벤딩 회전축(2)을 포함하는 벤딩기가 도시되어 있으며, 벤딩 회전축 후방에서 동일 평면에는 유도 링(3)이 위치한다. 이송 캐리지(4)의 전방 부분에는 이송 바(6)와 연결되고 홀딩 레버(7)를 포함하는 수용 슬리브(5)가 위치한다. 수용 슬리브(5), 이송 바(6) 및 홀딩 레버들(7)은 파이프 매니퓰레이터를 형성한다. 삽입된 파이프(8)는 유도 링(3)까지만 도시되어 있으며, 그 이후에는 벤딩되지 않은 상태로 파선으로만 도시되어 있다.

도 2a에는 수용 슬리브(5)와, 이송 바(6)와, 수축된 상태의 4개의 홀딩 레버(7)와, 이 홀딩 레버들의 힘 적용 표면들(9)로 구성되는 파이프 매니퓰레이터의 측면도가 도시되어 있다. 도 2b에는 45도 단면도가, 도 2c에는 축방향 정면도가, 그리고 도 2d에는 등각 투상도(isometric drawing)가 도시되어 있다. 이와 동일하게 도 3a에는 수용 슬리브(5)와, 이송 바(6)와, 확장된 상태의 4개의 홀딩 레버(7)와, 이 홀딩 레버들의 힘 적용 표면들(9)로 구성되는 파이프 매니퓰레이터의 측면도가 도시되어 있다. 도 3a의 경우에는 홀딩 평면들(10)도 도시되어 있다. 도 3b에는 45도 단면도가, 도 3c에는 축방향 정면도가, 그리고 도 3d에는 등각 투상도가 도시되어 있다.

1 벤딩 로크
2 벤딩 회전축
3 유도 링
4 이송 캐리지
5 수용 슬리브
6 이송 바
7 홀딩 레버
8 파이프
9 힘 적용 표면
10 홀딩 평면

Claims (7)

1. 큰 지름의 파이프의 벤딩용 장치에서 이용하기 위한 파이프(8) 이동용 파이프 매니퓰레이터로서,
   - 상기 파이프 벤딩용 장치 내에서 파이프는 이 파이프를 환형으로 둘러싸는 가열 장치(3)를 통해서 축방향으로 안내되고,
   - 파이프의 전진 이송 방향에 위치하는 상기 벤딩용 장치의 부분에 최소한 하나의 벤딩 아암이 위치하고,
   - 벤딩 아암에 위치하는 벤딩 로크(1)는 벤딩될 파이프 피스를 견고하게 에워싸면서 파이프의 전진 이송 중에 벤딩 회전축(2)을 중심으로 이동되는,
   파이프 매니퓰레이터에 있어서,
   - 상기 파이프(8)의 단부에 축방향에서 파이프의 전진 이송 방향으로 변위 가능한 수용 슬리브(5)가 이송 장치(4)에 변위 가능하게 장착되고,
   - 상기 수용 슬리브(5)는 내부로부터 상기 파이프(8) 내에 파지되고 이때 내부로부터 상기 파이프(8)를 고정하며,
   - 상기 수용 슬리브(5)는 전방 그립 장치 내로 축방향으로 상기 가열 장치(3)를 통해서 상기 파이프(8)를 안내하고,
   - 상기 수용 슬리브(5)는 파이프 중심축에 대해 수직 방향으로 위치하는 최소한 2개의 홀딩 평면(10)에서 벤딩될 파이프(8)를 고정할 수 있고, 여기서 각각의 홀딩 평면(10)에서 마찰 결합식 고정이 내부로부터 상기 파이프(8)에 압착되는 홀딩 장치들(7, 9)을 통해 이루어지며,
   - 상기 수용 슬리브(5)는 회전될 수 있는
   것을 특징으로 하는 파이프 매니퓰레이터.
2. 제1항에 있어서, 각각의 홀딩 평면(10) 내 상기 홀딩 장치들(7, 9)은, 자체 외부 단부에 파이프 내측면을 위한 힘 적용 부재들(9)을 포함하는 홀딩 레버들(7)에 의해 형성되되, 이들 홀딩 레버(7)는 수용 슬리브(5) 내부의 유압 시스템에 의해 작동되며 이때 동심으로 확장되는 것을 특징으로 하는 파이프 매니퓰레이터.
3. 제2항에 있어서, 홀딩 평면들(10) 각각에는 3개, 4개, 5개 또는 6개의 홀딩 레버(7)가 제공되되, 이들 홀딩 레버(7)는 주연부에 걸쳐 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 파이프 매니퓰레이터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 장치를 이용하여 벤딩 공정 이전 및 그 이후에 파이프(8)를 적재 및 안내하기 위한 방법에 있어서, 다음의 단계들:
   a) 파이프 매니퓰레이터 전방에서 축방향으로 정렬하게끔 벤딩될 파이프(8)를 위치 결정하는 단계,
   b) 2개 이상의 홀딩 평면(10)이 벤딩될 파이프(8)의 내부에 위치할 때까지, 수축식 홀딩 레버들(7)을 포함하는 파이프 매니퓰레이터의 수용 슬리브(5)를 파이프(8) 내로 도입하는 단계,
   c) 상기 파이프(8)가 상기 수용 슬리브(5)에 의해 고정될 때까지 상기 홀딩 레버들(7)을 유압식으로 확장하는 단계,
   d) 상기 파이프(8)가 이송 캐리지(4) 내에 고정될 수 있는 위치까지 폐쇄된 유도 링을 통해 상기 파이프(8)를 견인하는 단계,
   e) 유도 가열부를 이용하여 상기 파이프(8)를 밀면서 동시에 벤딩하는 단계,
   f) 벤딩 공정을 종료한 후에, 전방 그립 장치 내에까지, 폐쇄되어 있지만 비활성화된 유도 링(3)을 통해서 상기 벤딩된 파이프(8)를 인출하는 단계,
   g) 벤딩 아암 로크(2) 내에 파이프를 고정하는 단계,
   h) 상기 홀딩 레버들(7)을 유압식으로 수축시키는 단계,
   i) 상기 파이프(8)로부터 상기 수용 슬리브(5)를 추출하는 단계,
   j) 상기 파이프(8)를 배출하는 단계를
   포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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