KR101329454B1 - 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램핑시키고자 하는 튜브형 부재의 벽에 대하여 가압시키기 위해 실린더(1)로부터 돌출되어 방사상으로 이동시키기 위하여 배열되며, 전체 둘레에 배치된 적어도 하나의 일련의 클램핑 슈(shoe)(2), 및 실린더(1)로부터 돌출된 위치 및 실린더(1) 내로 수축되는 위치 사이에서 각각의 일련의 클램핑 슈(2)의 이동을 위한 구동수단을 포함하는 기다란 실린더(1)로 이루어진 유형의 파이프라인 파이프를 형성하기 위한 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치에 관한 것으로서, 상기 구동수단은 각각 회전 조인트(swivel joint) 방식으로 링크로드(6)의 제1 단부의 축 주위에서 피봇 장착되는 복수의 지지부재(5)를 갖는 플레이트(4)에 착탈 가능하게 연결된 구동부재(3)로 이루어지며, 상기 링크로드(6)의 제2 단부는 또한 클램핑 슈(2)를 갖는 제2 지지부재에서 회전 조인트 방식으로 축 주위에서 피봇 장착되며, 실린더(1)의 종방향으로의 구동부재(3)의 슬라이딩 이동은 링크로드(6)의 제1 단부의 선회 이동(pivotal movement)을 야기하는 한편, 링크로드(6)의 제2 단부에서 생기는 선회 이동은 연결된 클램핑 슈(2)의 방사상 이동을 야기하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 파이프 시스템의 구조에 적용 가능하다.

Description

튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치{DEVICE FOR CENTERING AND CLAMPING TUBULAR PARTS}

본 발명은 파이프라인(pipeline)형 금속 파이프를 형성하기 위하여 동축상에서 단부 대 단부로 용접시키기 위하여 배치한 금속 도관과 같은 튜브형 부재의 센터링(centering) 및 클램핑(clamping) 장치에 관한 것이다.

이러한 도관의 용접시, 도관의 축은 정확하게 정렬되어야 하며, 정렬된 도관은 용접중에 유지되어야만 하는 것은 필수적이다. 사실상, 축의 불량한 정렬의 경우, 도관 사이의 조립 연결부가 불규칙하게 되며, 이는 실시된 용접 품질면에서 결함의 생성을 초래할 수 있다. 그러므로, 센터링 및 클램핑 장치는 이의 용접에 대하여 도관을 정렬시키고, 용접중에 정렬을 유지할 수 있다. 이와 같은 장치는 특히 EP1123774, EP076719에 개시되어 있다.

이와 같은 유형의 장치는 통상의 방법으로는 클램핑 수단을 포함하는 기다란 실린더(elongated cylinder), 예컨대 전체 둘레에 배치되고 클램핑 도관의 벽에 대하여 지지하도록 하기 위하여 실린더의 돌출부에서 방사상으로 이동시키기 위하여 진행되는 클램핑 슈(shoe)로 이루어지며, 또한, 이러한 장치는 용접을 행하고 슈를 수축시키면, 도관의 내부에서 이동할 수 있는 구동수단을 포함한다.

실제의 장치는 일반적으로 각각의 세트의 클램핑 슈의 경우, 로드축이 삽입된 커다란 부재를 추진시키는 중앙 피스톤을 나타내며, 이는 조립하고자 하는 도관의 내부 표면에 도금시키기 위하여 클램핑 슈의 방사상 돌출부를 변위시키기 위한 방사상 안내에서의 클램핑 슈를 갖는 피스톤을 포함하는 축을 추진시키는 링크로드(link rod)를 추진시킨다.

이와 같은 장치는 링크로드의 각각의 단부에 존재하는 축에서의 전단(shearing)의 약화, 약 10톤에 대한 피스톤의 한계 추진력과 같은 도관의 직경에 의한 중앙 부재를 제공하는 필요성과 같은 다수의 단점을 나타낸다. 한편, 이러한 축은 덩어리로 기계 가공하거나 또는 단조 처리하는 부재에서의 고정된 방식으로 유지되어 축의 지지물의 변형이 존재하고 이를 변경시켜야만 하는 경우, 조립을 변경시켜야만 한다. 이와 같은 장치는 특히 미국 특허 제4,253,599호, WO 00/00322 및 미국 특허 제5,288,005호에 개시되어 있다.

또한, 거의 수평인 축을 갖는 도관의 설치시에는, 부재의 마모에서의 불균형이 관찰되며, 부재 또는 피스톤은 하부 피스톤에서 더욱더 자주 교체하여야만 하며, 이는 주요한 단점이 된다.

미국 특허 제4,582,241호에는 구동수단이 축에서 슬라이딩(sliding)하는 실린더의 슬리브(sleeve)에 의하여 연결된 피스톤으로 이루어지며, 상기 슬리브는 클램핑 슈를 포함하는 방사상으로 배치된 축을 향한 연결을 형성하는 구체(球體)형 또는 원형의 헤드에서 관절식 스템(stem)을 위한 부위를 형성하는 둘레에서 하우징을 포함하는, 단부 대 단부를 용접시키는 튜브형 도관을 위한 클램핑 및 센터링 장치가 공지되어 있다. 상기 축은 구체형 부위를 포함하며, 관절식 스템의 단부는 구체형이거나 또는 원형이다.

이와 같은 장치는 임의로 관절식 스템의 유지 축상에서 전단력을 방지할 수 있지만, 이는 매우 특이적인 방식으로 기계 가공하는 관절식 스템을 필요로 하며, 상기 스템에 대한 부위를 형성하는 부재는 특이적인 형태를 지닌다. 그러므로, 이와 같은 장치는 비교적 복잡하며 비용이 많이 든다.

이와 같은 단점을 해소하기 위하여, 본 발명은, 클램핑시키고자 하는 튜브형 부재의 벽에 대하여 가압시키기 위해 실린더로부터 돌출되어 방사상으로 이동시키기 위하여 배열되며, 전체 둘레에 배치된 적어도 하나의 일련의 클램핑 슈, 및 실린더로부터 돌출된 위치 및 실린더 내로 수축되는 위치 사이에서 각각의 일련의 클램핑 슈의 이동을 위한 구동수단을 포함하는 기다란 실린더로 이루어진 유형의 파이프라인 파이프를 형성하기 위한 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치에 있어서, 상기 구동수단은 각각 회전 조인트(swivel joint) 방식으로 링크로드의 제1 단부의 축 주위에서 피봇 장착되는 복수의 지지부재를 갖는 플레이트에 착탈 가능하게 연결된 구동부재로 이루어지며, 상기 링크로드의 제2 단부는 또한 클램핑 슈를 갖는 제2 지지부재에서 회전 조인트 방식으로 축 주위에서 피봇 장착되며, 실린더의 종방향으로의 구동부재의 슬라이딩 이동은 링크로드의 제1 단부의 선회 이동(pivotal movement)을 야기하는 한편, 링크로드의 제2 단부에서 생기는 선회 이동은 연결된 클램핑 슈의 방사상 이동을 야기하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 장치의 링크로드는 압축시에만 이동하며, 이는 60톤까지 가능한 추진력을 생성할 수 있는 것이 이롭다. 지지부재에서의 링크로드의 조립에 작용하는 축은 추진력에 어떠한 역할도 하지 않으며, 이는 마모를 제한하는 것이 이롭지만, 지지부재의 반복 작용만을 갖는다. 또한, 단순한 개념의 링크로드는 종래 기술의 관절식 스템에 반대되는 특정한 구조를 요구하지 않으므로 경제적이다.

각각의 지지부재는 링크로드의 단부를 피봇 배치한 부위를 나타낸다. 각각의 지지부재, 각각의 부위 및 각각의 구동부재, 예컨대 피스톤은 직경이 어떠하든지 간에 동일하다.

또한, 커다란 부재에 축을 도입하는 것이 더 이상 필요치 않으므로, 클램핑 슈를 갖는 지지부재를 근접시키며, 그리하여 클램핑의 개선을 갖는 횟수를 증가시킬 수 있다.

지지부재 조립체, 즉, 링크로드와 슈를 지지하는 지지부재는, 적당한 위치에 윤활수단을 갖는 것이 바람직하다.

충분한 추진을 가능케 하는 방식으로 소직경에 대한 동일한 추진 축상에서 복수개의 플레이트를 예상할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체 예에 의하면, 이러한 장치는, 장치의 중심에 중공축(hollow shaft)을 포함하며, 구동부재는 중공축의 둘레에 슬라이드 가능하게 장착된 피스톤이다. 중공축은 장치의 강성과 센터링을 부여하는 한편, 케이블과 가요성 호스의 수송을 가능하게 한다.

그러므로, 본 발명의 장치는 분해가 용이한 마모 부재를 나타내면서 개선된 트랜스미션을 얻을 수 있으며, 이는 대개 종래의 장치와는 반대로 유지 및 보수가 용이하다.

본 발명에 의한 센터링 및 클램핑 장치는 융합 배쓰(bath)를 유지하는 슬래트 지지대가 장착되거나 또는 슬래트 지지대를 장착하지 않은 유형의 것이 될 수 있으며, 심지어 내부에 의한 통과를 형성하는 용접 장치가 장착된 유형일 수 있다.

이롭게는, 본 발명의 장치는 기다란 실린더의 주위에서 팽창 가능하고 고정 가능한 부재 1 이상으로 각각 이루어지며, 클램핑 슈로부터 이격된 2 이상의 센터링 장치를 더 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 장치의 종방향 단면도이다.

이제, 본 발명은 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 하며, 도면에서는 본 발명에 의한 장치의 종방향 단면도를 제시한다.

도 1에 도시한 본 발명에 의한 센터링 및 클램핑 장치는 특히 상기 장치가 개시되는, 정렬시키고자 하는 도관의 클램핑을 가능케 하는 클램핑 수단을 포함하는 기다란 실린더(1)로 이루어진다.

이와 같은 클램핑 수단은 클램핑시키고자 하는 도관의 벽을 가압하기 위해 실린더(1)로부터 돌출하는 반경방향(방사상)으로 이동될 수 있고 또한 실린더(1)의 전체 둘레에 배치되는 적어도 하나의 일련의 클램핑 슈(2)로 이루어진다.

도 1에서, 일련의 2개의 슈(2)가 도시되어 있으나(조립하고자 하는 도관의 단부 각각에 대하여 직렬임), 조립하고자 하는 단부 각각에 대하여 지지하는 U 자형 슈의 단부를 갖는 일련의 슈만을 사용할 수도 있다.

각각의 일련의 클램핑 슈의 이동에서의 구동수단은 실린더(1)의 돌출 위치 및 실린더(1) 내에서 수축되는 위치 사이에서 슈를 구동시키도록 한다.

이러한 구동수단은 플레이트(4)에서 탈착되도록 연결된 공기압 또는 유압식 피스톤과 같은 구동부재(3)로 이루어진다. 이러한 원형의 플레이트(4)는 이의 둘레에서 복수의 지지부재(5)를 지니며, 이들 각각에서는 회전 조인트 방식으로 링크로드(6)의 제1 단부를 x축 둘레에서 피봇 장착된다.

또한, 링크로드(6)의 제2 단부는 클램핑 슈(2)를 갖는 피스톤(7)이라고 불리는 제2 지지부재에서 회전 조인트 방식으로 y축 주위에서 피봇 장착되며, 실린더(1)의 종방향을 따른 구동부재(3)의 슬라이딩 이동은 링크로드(6)의 제1 단부의 선회 이동을 야기하는 한편, 링크로드(6)의 제2 단부의 선회 이동은 연결된 클램핑 슈(2)의 방사상 이동을 야기한다.

윤활수단은 링크로드(6)에 대하여 적절한 위치에 제공되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 클램핑 수단은 또한 도관의 센터링에 제공될 수 있으나, 이 또한 실린더(1)의 둘레에서 고정되고 팽창 가능한 부재와 같은 기타의 센터링 수단을 제공할 수 있다.

각각의 클램핑 슈 세트의 경우, 이동에서 구동수단이 존재한다.

센터링 및 클램핑 장치를 소(小)직경의 도관에 대하여 사용하고자 할 경우, 동일한 기본 압력으로 도금력을 증가시키기 위하여 공기압 또는 유압식 챔버의 연 속하는 플레이트를 동일한 추진축 상에서 제공할 수 있다.

예시한 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 내부 검사를 위한 도구와 같은 장치의 이면에 배치된 세트와 같은 장치의 케이블, 와이어 및 가요성 장치(flexible hoses)를 조립시킬 수 있도록 하는 중심 중공축(8)을 나타낸다.

물론, 본 발명은 기재한 구체 예에 의하여 한정되지 않으며, 청구의 범위의 보호 범위 내에서 수정 예도 포괄하고자 한다.

Claims (6)

1. 클램핑(clamping)시키고자 하는 튜브형 부재의 벽에 대하여 가압시키기 위해 실린더(1)로부터 돌출되어 방사상으로 이동시키기 위하여 배열되며, 전체 둘레에 배치된 적어도 하나의 일련의 클램핑 슈(shoe)(2), 및 실린더(1)로부터 돌출된 위치 및 실린더(1) 내로 수축되는 위치 사이에서 각각의 일련의 클램핑 슈의 이동을 위한 구동수단을 포함하는 기다란 실린더(1)로 이루어진 유형의 파이프라인 파이프를 형성하기 위한 튜브형 부재의 센터링(centering) 및 클램핑 장치에 있어서,

   상기 구동수단은 각각 회전 조인트(swivel joint) 방식으로 링크로드(6)의 제1 단부의 축 주위에서 피봇 장착되는 복수의 지지부재(5)를 갖는 플레이트(4)에 착탈 가능하게 연결된 구동부재(3)로 이루어지며, 상기 링크로드(6)의 제2 단부 또한 클램핑 슈(2)를 갖는 제2 지지부재에서 회전 조인트 방식으로 축 주위에서 피봇 장착되며, 실린더(1)의 종방향으로의 구동부재(3)의 슬라이딩 이동은 링크로드(6)의 제1 단부의 선회 이동(pivotal movement)을 야기하는 한편, 링크로드(6)의 제2 단부에서 생기는 선회 이동은 연결된 클램핑 슈(2)의 방사상 이동을 야기하는 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동부재는 공기압 또는 유압 피스톤인 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   링크로드(6)를 위한 윤활수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치의 중심에 중공축(8)을 포함하며, 구동부재(3)는 중공축(8)의 둘레에 슬라이드 가능하게 장착된 피스톤인 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치는 동일한 추진축 상에 복수개의 구동부재(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 기다란 실린더의 둘레에서 고정 가능한 환형상 부재로 각각 이루어지며 그리고 상기 클램핑 슈로부터 이격된 적어도 2개의 다른 센터링 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 부재의 센터링 및 클램핑 장치.

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