KR101455854B1 - 파이프 절단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 절단기가 초기에 파이프의 중심축 방향과 어긋나게 부착되더라도 파이프의 단면을 균일한 평면으로 가공할 수 있는 파이프 절단기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 파이프의 외면에 부착되어 파이프의 원주 방향으로 이동하여 파이프를 절단하는 파이프 절단기에 있어서, 내부에 공간이 형성되고, 하단에는 구동용 모터를 포함하는 몸체; 내부에 자석을 포함하고, 상기 몸체를 상기 파이프 외면에 부착시키고, 상기 구동용 모터에 의하여 상기 몸체를 파이프 원주 방향으로 이동시키는 복수의 회전롤; 상기 파이프의 길이 방향으로 배치되며, 길이가 조절되며, 상기 몸체에 부착되는 암; 상기 암의 끝단에 부착되어 상기 파이프를 절단하는 토오치; 상기 암이 설치된 반대 위치의 몸체에 설치되어 몸체와 파이프 표면의 높이를 감지하는 센서 수단; 및 상기 센서 수단의 출력을 이용하여 몸체와 상기 파이프 중심축과의 어긋난 각도를 산정하여 산정된 각도를 기초로 암의 길이를 보정하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파이프 절단 장치{Pipe cutting device}

본 발명은 파이프 절단 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 정교하게 파이프를 절단할 수 있는 파이프 절단 장치에 관한 것이다.

다양한 산업에 적용되는 파이프는 본연의 기능을 위하여 적절한 치수로 가공되고, 또한 파이프들 간의 연결을 위하여 파이프 표면에 천공 작업이 수행되어야 한다. 이러한 파이프의 가공, 특히 표면의 천공 작업은 가장 간단하게는 절단용 토오치를 이용한 수작업을 들 수 있다. 그러나 상기와 같은 수작업은 작업자의 숙련도에 의하여 절단 품질이 결정되므로 비교적 단순하게 작업할 수 있는 장점은 있으나, 균일한 품질을 얻을 수 없는 단점이 있다.

상기와 같은 수작업에 의한 단점을 극복하기 위하여 파이프에 따라 이동하는 구동부를 갖는 파이프 절단 장치가 제안되었다. 예를 들면, 공개실용 제2000-11610호에는 전후 한 쌍의 바퀴를 구비한 대차형태로 구동부를 형성하여 핸들을 통하여 바퀴를 구동하고, 자석 하우징을 형성하여 대차가 자석 하우징의 자력에 의하여 절단 대상물의 외면에 부착 지지되는 절단 장치가 공지되었다.

상기의 구성은 파이프의 원주방향의 1차원적인 절단만 수행되어, 파이프의 길이 방향과 원주방향으로 절단이 수행되는 2차원 적인 천공작업은 수행할 수 없는 단점이 있다.

상기와 같은 1차원적인 절단의 단점을 극복하기 위하여 2축 제어 방식의 파이프 절단기가 특허 제1061325호로 제안되었다.

상기 특허는 구동축에 의하여 파이프의 원주방향으로 이동하고 또한 토오치를 부착하는 암이 파이프의 길이 방향으로 이송하는 방식으로 파이프 표면에 분기관의 접속을 위한 천공작업을 수행할 수 있어, 대부분의 파이프 절단 또는 천공 작업을 효율적으로 진행할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 상기 특허는 절단 장치의 폭과 비슷한 길이를 갖는 롤러와 상기 롤러 내부에 위치하는 마그넷을 이용하여 절단기를 파이프 표면에 부착시키고, 상기 롤러의 작동에 의하여 파이프의 원주방향으로 이동하여 파이프를 절단시키는 구조를 갖는다.

파이프의 표면이 균일한 경우에는 상기 롤러의 구동으로 비교적 정확하게 파이프를 절단할 수 있으나, 파이프에 일부 불균일한 표면이 있는 경우 상기 롤러의 구조적 특성에 의하여 절단기가 자세가 변경되는 경우가 종종 발생한다.

또한, 초기 절단기의 위치가 파이프의 길이와 일치하는 방향으로 설치되어 있지 않은 경우에는 파이프의 단면과 토오치의 절단 방향과 불일치로 인하여 파이프 단면이 평면이 되지 않는 상황이 발생하여 추가적인 가공이 필요한 경우도 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 파이프 절단기가 초기에 파이프의 중심축 방향과 어긋나게 부착되더라도 파이프의 단면을 균일한 평면으로 가공할 수 있는 파이프 절단기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 파이프의 외면에 부착되어 파이프의 원주 방향으로 이동하여 파이프를 절단하는 파이프 절단기에 있어서, 내부에 공간이 형성되고, 하단에는 구동용 모터를 포함하는 몸체; 내부에 자석을 포함하고, 상기 몸체를 상기 파이프 외면에 부착시키고, 상기 구동용 모터에 의하여 상기 몸체를 파이프 원주 방향으로 이동시키는 복수의 회전롤; 상기 파이프의 길이 방향으로 배치되며, 길이가 조절되며, 상기 몸체에 부착되는 암; 상기 암의 끝단에 부착되어 상기 파이프를 절단하는 토오치; 상기 암이 설치된 반대 위치의 몸체에 설치되어 몸체와 파이프 표면의 높이를 감지하는 센서 수단; 및 상기 센서 수단의 출력을 이용하여 몸체와 상기 파이프 중심축과의 어긋난 각도를 산정하여 산정된 각도를 기초로 암의 길이를 보정하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 센서 수단은: 몸체에 길이 방향으로 연장 설치되는 센서바; 및 상기 센서바 하단에 일정 거리 이격되어 설치되어 파이프 표면과의 거리를 감지하는 복수의 레이저 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 제어장치는 파이프 직경에 따른 상기 레이저 센서에서 측정한 높이 차이에 대한 어긋난 각도값을 사전에 메모리에 저장하고, 상기 레이저 센서에서 감지된 높이 차이에 따라 사전에 저장된 값을 선정하여 어긋난 각도값을 산정하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 제어장치는 암의 길이를 몸체 이동거리×tan(어긋난 각도값)으로 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파이프 절단기는 두개의 레이저 센서를 이용하여 파이프 외면의 높이를 감지하여 높이 차이에 따라 토오치의 길이를 조절하여 파이프의 절단면이 파이프 길이 방향에 대하여 정교한 수직면이 되도록 파이프를 절단하므로, 파이프 절단 품질을 올릴 수 있는 효과가 있으며, 더 나아가 이러한 효과에 의하여 파이프 절단면의 후가공을 생략할 수 있으므로, 전체 절단 공정의 생산성을 올릴 수 있는 추가의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파이프 절단기의 사시도이며,
도 2는 도 1의 레이저 센서가 측정하는 거리를 나타내는 설명도이며,
도 3은 도 1의 파이프 절단기가 파이프 중심축과 불일치된 상태를 설명하는 설명도이며,
도 4는 도 3의 파이프의 측면에서 바라본 센서암과 파이프 외면의 기하학적 구성을 나타내는 설명도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 파이프 절단기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(10), 상기 몸체(10) 전방으로 길이를 조절하는 암(20), 상기 암(20)의 끝단에 부착되어 파이프(1)를 절단하는 토오치(30), 상기 몸체(10) 하부에 회전 고정되어 몸체(10)를 파이프(1) 외면에 부착하고 회전시키는 복수의 회전롤(40), 상기 몸체(10)에 부착되는 직선 형태의 센서바(50), 상기 센서바(50)에 일정거리 이격되어 설치되는 2개의 레이저 센서(60), 상기 회전롤(40), 암(20)을 제어하는 제어장치를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 몸체(10)는 전체 구조를 지지하는 역할을 하며, 또한 내부에 제어장치가 탑재될 수 있는 공간을 포함하며 또한 내부 공간에 부재 삽입과 수리를 위하여 탈부착되는 커버를 포함할 수 있으며, 직사각형 형태가 바람직하다.

상기 몸체(10) 하부에는 복수의 회전롤(40)이 회전 고정되며 형태는 원통형이며, 내부에 자석을 포함하여 파이프(1)에 몸체(10)를 부착한다.

또한, 상기 복수의 회전롤(40)은 몸체(10)에 고정된 구동 모터와 전동장치에 의하여 연결되어 구동 모터의 회전에 의하여 동일한 방향으로 회전한다.

또한, 상기 회전롤(40)의 회전축은 상기 몸체(10)의 길이 방향과 일치시키고, 그 수는 2개가 바람직하다.

따라서, 상기 몸체(10)는 측면 방향으로 상기 파이프(1)의 원주방향으로 이동한다.

한편, 상기 몸체(10)의 측면에는 암(20)이 부착된다. 상기 암(20)은 제어장치에 의하여 그 길이가 조절되는 구성이며, 암(20)의 설치 방향은 몸체(10) 길이 방향이다.

또한, 상기 암(20)의 끝단에는 토오치(30)가 파이프(1) 외면 방향으로 설치된다.

따라서, 상기 몸체(10)가 파이프(1)의 원주방향으로 이동하면서 상기 토오치(30)가 작동하면, 파이프(1)가 절단된다.

이때 상기 암(20)의 길이를 몸체(10)의 이동에 연동하여 조절하면, 파이프(1) 절단면을 다양한 형태로 구현할 수 있다.

한편, 상기 몸체(10)는 상기 암(20)이 설치된 측면 반대편에 몸체(10)의 길이 방향으로 설치되는 직선 형태의 센서바(50)를 포함한다.

특히 상기 센서바(50)는 상기 암(20)의 길이 방향과 동일한 방향으로 설치하며, 바닥과의 높이도 균일하게 설치한다.

상기 센서바(50)의 하단에는 레이저 센서(60)를 일정한 거리 이격되게 2개 설치된다.

따라서, 상기 레이저 센서(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프(1) 외면과 레이저 센서(60)와의 거리를 정교하게 측정할 수 있다.

여기서 상기 레이저 센서(60)는 수광부와 발광부를 포함하는 구성이며, 상기 제어장치에 의하여 레이저 센서(60)와 파이프(1) 외면의 거리, 즉, 센서바(50)와 파이프(1) 외면의 거리를 감지한다.

한편, 상기 파이프 절단기(100)가 파이프(1) 중심축(2)과 일정한 각도로 틀어진 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 절단하고자 하는 목표 단면(3)과 달리 실제 단면(4)은 일정한 각도 a로 틀어져 형성된다.

즉, 몸체(10)는 상기 실제 단면(4) 방향으로 파이프(1) 원주 방향으로 회전하므로, 상기 암(20)의 길이를 d만큼 추가해야 한다.

또한, 상기 도 3의 l은 몸체(10)의 원주방향의 이동 거리와 관계된다. 여기서 상기 각도 a는 비교적 적은 값이고, 절단하고자 하는 파이프(1)의 직경은 상기 몸체(10)의 폭보다 비교적 큰 값이므로, 상기 l은 몸체(10)의 이동 거리로 산정하더라도 무리가 없다.

따라서, 암(20)의 보정값 d= 몸체 이동거리×tan(a)로 산정할 수 있다.

상기 각도 a는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 레이저 센서(60)에서 측정한 파이프(1) 외면과 각 레이저 센서(60) 높이의 차를 dh라 하고, 파이프(1)의 외면 직경을 D, 거리고 레이저 센서(60)의 이격 거리를 L이라 하는 경우 dh, D 및 L의 함수로 표현되며, 이때 L을 동일하게 구성하면, 결국, dh와 D의 함수로 표현된다.

또한, 파이프(1)의 외면 직경은 통상 생산되는 규격이 있으므로, 각 규격의 파이프(1)에 대하여 dh값의 변화에 대한 a값을 사전에 감지하여 제어장치의 메모리에 저장하는 경우 dh값에 의하여 a값을 바로 산정할 수 있다.

즉, 상기 제어장치 메모리에 각 파이프(1)의 직경별로 dh와 a의 값을 저장하고, 실제 작동 시에는 상기 레이저 센서(60)를 통하여 감지된 dh값으로 a값을 산정하고, 산정된 a값을 기준으로 암(20)의 길이를 보정하면, 절단면이 파이프(1)의 축과 직교하는 형태로 절단할 수 있다.

필요한 경우 a값은 정확히 dh값과 일치하지 않는 경우에는 보간법에 의하여 산정할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 파이프 3: 목표 단면
4: 실제 단면 10: 몸체
20: 암 30: 토오치
40: 회전롤 50: 센서바
60: 레이저 센서 90: 제어장치
100: 파이프 절단기

Claims (4)

1. 파이프의 외면에 부착되어 파이프의 원주 방향으로 이동하여 파이프를 절단하는 파이프 절단기에 있어서,
   내부에 공간이 형성되고, 하단에는 구동용 모터를 포함하는 몸체;
   내부에 자석을 포함하고, 상기 몸체를 상기 파이프 외면에 부착시키고, 상기 구동용 모터에 의하여 상기 몸체를 파이프 원주 방향으로 이동시키는 복수의 회전롤;
   상기 파이프의 길이 방향으로 배치되며, 길이가 조절되며, 상기 몸체에 부착되는 암;
   상기 암의 끝단에 부착되어 상기 파이프를 절단하는 토오치;
   상기 암이 설치된 반대 위치의 몸체에 설치되어 몸체와 파이프 표면의 높이를 감지하는 센서 수단; 및
   상기 센서 수단의 출력을 이용하여 몸체와 상기 파이프 중심축과의 어긋난 각도를 산정하여 산정된 각도를 기초로 암의 길이를 보정하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 센서 수단은:
   몸체에 길이 방향으로 연장 설치되는 센서바; 및
   상기 센서바 하단에 일정 거리 이격되어 설치되어 파이프 표면과의 거리를 감지하는 복수의 레이저 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어장치는 파이프 직경에 따른 상기 레이저 센서에서 측정한 높이 차이에 대한 어긋난 각도값을 사전에 메모리에 저장하고, 상기 레이저 센서에서 감지된 높이 차이에 따라 사전에 저장된 값을 선정하여 어긋난 각도값을 산정하는 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제어장치는 암의 길이를 몸체 이동거리×tan(어긋난 각도값)으로 보정하는 것을 특징으로 하는 파이프 절단기.
   

Images