KR101517410B1

KR101517410B1 - 고압용기 제조장치

Info

Publication number: KR101517410B1
Application number: KR1020130071127A
Authority: KR
Inventors: 박승호
Original assignee: 주식회사 오주산업
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-05-06
Also published as: KR20140147578A

Abstract

본 발명은 고압용기 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 실시예로 고압용기의 몸체를 이루는 파이프를 클램핑하는 파이프클램프부와, 고압용기의 일단을 이루는 제1돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제1돔클램프부와, 고압용기의 다른 일단을 이루는 제2돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제2돔클램프부와, 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 커팅하는 제1커팅부와, 상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 커팅하는 제2커팅부와, 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제1히팅부 및 상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제2히팅부를 포함하는 고압용기 제조장치를 제시한다.

Description

고압용기 제조장치 {MANUFACTURING APPARATUS OF PRESSURE VESSEL}

본 발명은 고압용기 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 수소연료전지 자동차 또는 CNG 자동차 등에 사용되는 고압용기를 제조하는 장치에 관한 것이다.

천연가스 자동차는 연료저장용기에 연료전지 자동차는 수소탱크와 같은 고압용기가 필요하다.

이와 같은 고압용기는 종래에는 금속성 재료로 만들어졌다. 종래의 금속성 재료를 이용한 원통형 고압용기는 몸통, 상판동체, 하판동체를 용접으로 제작하거나, 또는 딥 드로잉으로 성형한 몸통에 상판동체를 용접하여 원통형상으로 제작된 고압용기로 원통용기의 두께에 의해 강도안전성을 확보하는 구조이다.

하지만 금속성 재료를 사용한 고압용기는 무게가 무겁고 부식에 매우 약하며, 제조원가가 비싸다. 반면에 고분자 수지를 사용한 고압용기는 가볍고 내부식성을 지니며 반복적인 충전 피로에 강하고, 가스 충전 시간이 짧다.

이에 따라 현재는 경량화를 위해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 고분자 수지를 이용하여 고압용기를 제작하는 경우가 많고 그 수요도 증가하고 있다.

하지만 이와 같은 고분자 수지를 이용하여 고압용기를 유효하게 제작하는 장비는 제시되어 있지 않은 것이 현재의 상황이다.

따라서 고분자 수지 재질의 고압용기를 제작하기에 적합한 제조장치가 필요하다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0007698호(2013.01.21.)

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 도출된 것으로서, 고분자 수지 재질의 고압용기를 제작하기에 적합한 제조장치를 제시한다.

나아가 본 발명이 해결하고자 하는 추가적인 과제는 본 명세서를 통해 설명된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치는, 고압용기의 몸체를 이루는 파이프를 클램핑하는 파이프클램프부와, 고압용기의 일단을 이루는 제1돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제1돔클램프부와, 고압용기의 다른 일단을 이루는 제2돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제2돔클램프부와, 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 커팅하는 제1커팅부와, 상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 커팅하는 제2커팅부와, 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제1히팅부 및 상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제2히팅부를 포함한다.

여기서 상기 제1돔클램프부는, 구동부에 의해 이동이 가능한 원형의 브라켓과, 상기 브라켓의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 결합되는 복수의 실린더 및 상기 실린더의 로드에 결합되고 상기 실린더의 로드가 전진할 때 상기 제1돔의 외주와 접촉하여 클램프 하는 고정편을 포함할 수 있다.

한편 브라켓을 이동시키는 상기 구동부는, 모터와, 상기 모터와 이격되어 설치되는 종동기어와, 상기 브라켓의 일단이 결합되는 제1스크류와, 상기 브라켓의 다른 일단이 결합되는 제2스크류 및 상기 모터, 상기 종동기어, 상기 제1스크류 및 상기 제2스크류에 연결되어 상기 모터의 회전동력을 상기 제1스크류 및 상기 제2스크류에 전달하는 벨트를 포함할 수 있다.

상기 제1돔클램프부와 상기 제2돔클램프부는 서보모터의 구동에 의해 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동할 수 있다.

상기 파이프클램프부는, 상기 파이프의 일단부를 클램핑하는 제1파이프클램프부 및 상기 파이프의 다른 일단부를 클램핑하고 상기 제1파이프클램프부에 대하여 상대적인 위치가 이동 가능한 제2파이프클램프부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 제1돔클램프부와 상기 제1파이프클램프부는 제1베이스에 설치되고, 상기 제2돔클램프부와 상기 제1파이프클램프부는 제2베이스에 설치되며, 상기 제1베이스와 상기 제2베이스가 상호 상대적으로 이동할 수 있다.

한편 상기 제1베이스에는 제1서브베이스가 이동 가능하도록 설치되고 상기 제1커팅부와 상기 제1히팅부는 상기 제1서브베이스에 이동 가능하도록 설치되며, 상기 제2베이스에는 제2서브베이스가 이동 가능하도록 설치되고 상기 제2커팅부와 상기 제2히팅부는 상기 제2서브베이스에 이동 가능하도록 설치되어 상기 각각의 서브베이스와 커팅부 및 히팅부가 이동함으로써 상기 파이프와 상기 제1돔 및 상기 제2돔의 테두리를 커팅 및 히팅할 수 있다.

상기 제1커팅부는, 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리 사이로 이동 가능한 회전플레이트 및 상기 회전플레이트의 양측면에 돌출되도록 결합되고 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 커팅하는 제1커터를 포함할 수 있다.

상기 제1히팅부는, 열을 발산하는 히터 및 상기 히터에 의해 가열되고 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리 사이로 이동 가능한 히팅플레이트를 포함할 수 있다.

상기 고압용기 제조장치는, 실린더와, 상기 실린더의 로드에 일단이 연결되는 제1링크와, 상기 제1링크의 다른 일단에 연결되는 제2링크와, 상기 제2링크의 일단에 연결되는 회동바와, 상기 회동바에 연결되고 상기 회동바가 회동함에 따라 상기 제1돔의 돌출부의 공간에 삽입되어 상기 제1돔을 고정하는 결합척 및 일측에 상기 제1돔의 돌출부가 결합되고 다른 일측에 상기 결합척이 결합되며 상기 결합척의 이동을 가이드하는 결합가이드를 포함하는 돔로더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치에 따르면 고분자 수지를 이용하여 간단하게 고압용기를 제조할 수 있다. 또한 제1돔과 제2돔을 동시에 파이프에 접합하는 것이 가능하므로 작업시간이 크게 단축된다.

또한 돔과 파이프를 클램프 하기 위해 복수의 고정편을 이용하면 파이프의 외경이 달라지더라도 안정적으로 클램프할 수 있고, 외경이 다른 여러 가지 가압용기를 제작할 수 있다.

또한 하나의 모터와 벨트를 이용하여 돔클램프부가 결합된 2개의 스크류를 구동시킬 수 있고, 이에 따라 자연스럽게 스크류 상호간의 동기화가 가능하다.

또한 돔클램프부를 포함한 각 부분의 구동요소로 서보모터를 채택하면 유압 또는 공압요소를 이용하는 것에 비해 복잡한 배관이 불필요하고 제어가 간단하다.

또한 제1파이프클램프부와 제2파이프클램프부가 상대적인 위치이동이 가능하게 하면 파이프의 길이가 달라지더라도 안정적으로 클램프할 수 있고, 길이가 다른 여러 가지 가압용기를 제작할 수 있다.

이 때 파이프클램프부, 돔클램프부, 커팅부 및 히팅부를 하나의 베이스에 배치하여 유닛화 하면 구동요소를 간소화할 수 있으면서 파이프의 길이에 대응하는 것이 가능하다.

또한 커팅부와 히팅부가 양측면에서 커팅 및 히팅이 가능하도록 하면 작업시간을 단축시킬 수 있다. 히팅의 경우 간접히팅 방식으로 작업의 안정성과 정확성을 높일 수 있다.

또한 돔로더를 사용하는 경우 돔클램프부에 클램프하기 전에 1차적으로 돔의 위치를 맞출 수 있고 작업의 정확도를 높일 수 있다.

나아가 본 발명의 추가적인 효과는 본 명세서를 통해 설명된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 고압용기 제조장치를 후면에서 바라본 형태를 나타내는 사시도.
도 3은 도 1의 제1파이프클램프부와 제1돔클램프부를 나타내는 확대 사시도.
도 4는 도 2의 제1 및 제2커팅부, 제1 및 제2히팅부를 나타내는 확대 사시도.
도 5는 도 1의 돔로더를 나타내는 확대 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치를 이용하여 고압용기를 제조하는 공정을 나타내는 개념도.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치는, 파이프클램프부(1)와, 제1돔클램프부(2), 제2돔클램프부(3), 제1커팅부(4), 제2커팅부(5), 제1히팅부(6) 및 제2히팅부(7)를 포함한다.

상기 고압용기 제조장치에서 고압용기를 제조하기 위해서는 먼저 작업대상물을 클램핑할 필요가 있다.

작업대상물은 고압용기를 구성하는 부분품으로서, 제1돔(D1), 제2돔(D2), 파이프(P)이다. 상기 제1돔, 제2돔 및 파이프의 재질은 고분자 수지일 수 있다.

파이프(P)는 고압용기의 몸체이고 제1돔(D1), 제2돔(D2)은 각각 고압용기의 일단이 된다. 파이프(P)의 양단에 제1돔(D1)과 제2돔(D2)이 접합되어 고압용기가 완성된다.

상기 파이프클램프부(1)는 상기 파이프(P)를 클램핑한다.

또한 상기 제1돔클램프부(2)는 상기 제1돔(D1)을 클램핑하고 상기 파이프클램프부(1)에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능하다.

한편 상기 제2돔클램프부(3)는 상기 제2돔(D2)을 클램핑하고 상기 파이프클램프부(1)에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능하다.

이와 같이 파이프클램프부(1), 제1돔클램프부(2) 및 제2돔클램프부(3)를 이용하여 파이프(P)와 제1돔(D1) 및 제2돔(D2)을 작업준비위치에 고정시키는 것이 가능하다.

작업대상물이 클램핑된 후에는 상호 접합되는 파이프(P)와 제1돔(D1) 및 제2돔(D2)의 접합표면을 가공할 필요가 있다.

상기 제1커팅부(4)는 상기 제1돔(D1)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리를 커팅하고, 상기 제2커팅부(5)는 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 다른 일단의 테두리를 커팅한다.

이와 같이 제1커팅부(4)와 제2커팅부(5)를 이용하여 작업대상물을 규정된 길이로 만들 수 있고 접합면을 매끄럽게 가공할 수 있다.

상기 제1히팅부(6)는 상기 제1돔(D1)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만들고, 상기 제2히팅부(7)는 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 다른 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만든다.

이와 같이 제1히팅부(6)와 제2히팅부(7)를 이용하여 작업대상물의 접합면을 상호 접합이 가능하도록 용융상태로 할 수 있다.

이와 같이 접합면이 용융상태가 된 후에는 제1돔클램프부(2)와 제2돔클램프부(3)가 파이프클램프부(1) 쪽으로 이동하여 파이프(P)와 제1돔(D1) 및 제2돔(D2)을 접합시킨다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치를 이용하면 간단하게 고압용기를 제조할 수 있다. 또한 제1돔(D1)과 제2돔(D2)을 동시에 파이프(P)에 접합하는 것이 가능하므로 작업시간이 크게 단축된다.

이하 각 구성부분에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 고압용기 제조장치를 후면에서 바라본 형태를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치는 설치대(170) 상에 3개의 지지대(121, 122, 123)가 설치되고 3개의 가이드바(131, 132, 133)가 지지대를 통과하여 설치된다.

한편 제1베이스(91)와 제2베이스(92)는 가이드홈(171)에 슬라이딩 운동 가능하도록 설치되고 3개의 상기 가이드바(131, 132, 133)는 제1베이스(91)와 제2베이스(92)를 통과하여 설치되어 상기 제1베이스(91)와 상기 제2베이스(92)를 가이드한다.

제1베이스(91)는 제1베이스구동기(141)에 의해 가이드홈(171)을 따라 슬라이딩 운동한다. 도면을 참조하면 제1베이스구동기(141)는 모터로서 상기 모터가 회전하면 상기 모터의 축에 결합된 제1베이스구동스크류(151)가 회전하면서 제1베이스(91)가 상기 가이드홈(171)를 따라 운동한다. 상기 모터는 서보모터일 수 있다.

제2베이스(92)는 제1베이스(91)와 마찬가지로 제2베이스구동기(142)의 모터가 회전하면 모터의 축에 결합된 제2베이스구동스크류(152)가 회전하면서 제2베이스(92)가 상기 가이드홈(171)을 따라 운동한다.

이와 같은 각 구성요소의 제어는 컨트롤패널(160)에서 이루어진다.

본 실시예에서 파이프클램프부(1)는 제1파이프클램프부(11)와 제2파이프클램프부(12)를 포함한다.

상기 제1파이프클램프부(11)는, 상기 파이프(P)의 일단부를 클램핑하고, 상기 제2파이프클램프부(12)는 상기 파이프(P)의 다른 일단부를 클램핑한다.

상기 제1파이프클램프부(11)와 상기 제2파이프클램프부(12)는 서로 상대적인 위치가 이동 가능하다.

상기 제1베이스(91)에는 제1파이프클램프부(11), 제1돔클램프부(2), 제1서브베이스(914)가 배치된다. 한편 제1서브베이스(914)에는 제1커팅부(4) 및 제1히팅부(6)가 배치된다. 따라서 제1베이스(91)가 슬라이딩 운동함에 따라 제1파이프클램프부(11), 제1돔클램프부(2), 제1커팅부(4) 및 제1히팅부(6)도 함께 움직인다.

상기 제2베이스(92)에는 제2파이프클램프부(12), 제2돔클램프부(3), 제2서브베이스(924)가 배치된다. 한편 제2서브베이스(924)에는 제2커팅부(5) 및 제2히팅부(7)가 배치된다. 따라서 제2베이스(92)가 슬라이딩 운동함에 따라 제2파이프클램프부(12), 제2돔클램프부(3), 제2커팅부(5) 및 제2히팅부(7)도 함께 움직인다.

이와 같이 제1돔클램프부(2)와 제1파이프클램프부(11), 제1커팅부(4), 제1히팅부(6)는 일체로 움직이는 하나의 유닛이 되고, 제2돔클램프부(3), 제2파이프클램프부(12), 제2커팅부(5), 제2히팅부(7)도 일체로 움직이는 하나의 유닛이 된다.

상기와 같이 각 부를 하나의 유닛으로 구성함으로써 각 부를 동시에 이동시킬 수 있으므로 구동요소의 단순화가 가능하다.

이하에서는 각각의 파이프클램프부(11, 12), 돔클램프부(2, 3), 커팅부(4, 5), 히팅부(6, 7) 중 어느 한 쪽을 설명하고 대응되는 파이프클램프부, 돔클램프부, 커팅부, 히팅부의 설명은 이에 갈음한다.

도 3은 도 1의 제1파이프클램프부와 제1돔클램프부를 나타내는 확대 사시도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1파이프클램프부(11)는, 브라켓(111)과, 복수의 실린더(112) 및 고정편(113)을 포함한다.

상기 브라켓(111)은 원형으로 이루어지고 상기 제1베이스(91)에 연결되어 고정된다.

도면을 참조하면 상기 브라켓(111)은 후술하는 제1돔클램프부(2)의 구동부를 이루는 제1스크류(254)에 베어링을 개재하여 결합된다. 따라서 상기 브라켓(111)은 제1스크류(254)의 구동과 무관하게 정해진 위치를 유지한다.

상기 복수의 실린더(112)는 상기 브라켓(111)의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 결합된다.

상기 고정편(113)은 상기 실린더(112)의 로드에 결합되고 상기 실린더(112)의 로드가 전진할 때 상기 파이프(P)의 일단의 외주와 접촉하여 상기 파이프(P)의 일단을 클램프한다.

상기와 같이 복수의 고정편(113)을 이용함으로써 파이프(P)의 외경이 달라지더라도 안정적으로 클램프할 수 있고, 외경이 다른 여러 가지 가압용기를 제작할 수 있다.

상기 제2파이프클램프부(12)도 상기 제1파이프클램프부(11)와 동일한 구성으로 이루어지고 상기 파이프(P)의 다른 일단을 클램프한다.

제1파이프클램프부(11)는 상기 제2파이프클램프부(12)에 대하여 상대적인 위치이동이 가능하다. 이는 상기 제1베이스(91)와 상기 제2베이스(92)를 위치이동시킴으로써 가능하게 된다.

이에 따라 파이프(P)의 길이가 달라지더라도 안정적으로 클램프할 수 있고, 길이가 다른 여러 가지 가압용기를 제작할 수 있다.

상기 제1돔클램프부(2)는, 브라켓(21)과, 복수의 실린더(22) 및 고정편(23)을 포함한다.

상기 브라켓(21)은 원형으로 이루어지고 이동이 가능하다. 상기 브라켓(21)은 가이드바(131)와 돔클램프가이드바(24)에 슬라이딩 운동 가능하도록 설치된다.

상기 복수의 실린더(22)는 상기 브라켓(21)의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 결합된다.

상기 고정편(23)은 상기 실린더(22)의 로드에 결합되고 상기 실린더(22)의 로드가 전진할 때 상기 제1돔(D1)의 외주와 접촉하여 클램프한다.

상기와 같이 복수의 고정편(23)을 이용함으로써 제1돔(D1)의 외경이 달라지더라도 안정적으로 클램프할 수 있고, 외경이 다른 여러 가지 가압용기를 제작할 수 있다.

상기 돔클램프부는 이동부에 의해 이동 가능하다.

상기 이동부는 모터(미도시), 축기어(251), 종동기어(252), 벨트(253), 제1스크류(254) 및 제2스크류(255)를 포함한다.

상기 모터(미도시)는 상기 제1베이스(91)의 제1베이스지지대(912)에 결합된다. 상기 모터(미도시)의 축에는 축기어가 결합되고 상기 축기어에 벨트가 결합되어 동력을 전달한다. 상기 모터(미도시)는 서보모터일 수 있다.

상기 제1스크류(254)에는 상기 브라켓(21)의 일단이 결합되고, 상기 제2스크류(255)에는 상기 브라켓(21)의 다른 일단이 결합된다.

상기 축기어(251)와 이격되어 인접한 축, 상기 제1스크류(254)의 일단 및 상기 제2스크류(255)의 일단에는 종동기어(252)가 결합된다. 상기 축기어(251) 및 복수의 상기 종동기어(252)에 상기 벨트(253)가 V자 형태로 결합되어 상기 모터(미도시)의 동력이 상기 제1스크류(254)와 상기 제2스크류(255)에 전달된다.

상기 모터(미도시)가 회전운동하면 상기 벨트(253)에 의해 상기 제1스크류(254)와 상기 제2스크류(255)가 회전하고 상기 제1스크류(254)와 상기 제2스크류(255)에 결합된 상기 브라켓(21)이 이동한다. 이 때 상기 제1돔클램프부(2)는 가이드바(131)와, 돔클램프가이드바(24)를 따라 슬라이딩 운동한다. 이에 따라 상기 제1돔클램프부(2)는 상기 제1파이프클램프부(11)에 접근하거나 멀어진다.

이와 같이 벨트를 이용하여 하나의 모터로 2개의 스크류를 구동시킬 수 있다. 또한 2개의 상기 스크류는 하나의 모터에 의해 구동되므로 자연스럽게 동기화가 가능하다.

이에 따라 상기 제1돔클램프부(2)는 상기 제1파이프클램프부(11)에 대하여 상대적으로 위치이동이 가능하다.

상기 제2돔클램프부(3)의 경우도 제1돔클램프부(2)와 같은 구성으로 이루어지며 모터(35)의 구동에 의해 상기 제2파이프클램프부(12)에 대하여 상대적으로 위치이동이 가능하다.

도 5는 도 1의 돔로더를 나타내는 확대 사시도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 고압용기 제조장치는 상기 돔(D1 : 도 3 참조, D2)의 안정적인 장착을 위해 돔로더(8)를 구비할 수 있다. 상기 돔로더(8)는 상기 돔(D1, D2)이 적절한 위치가 되도록 맞춰준다. 이에 따라 상기 돔클램프부(2, 3)가 상기 돔(D1, D2)을 안정적으로 클램핑할 수 있다.

상기 돔로더(8)는, 실린더(81), 제1링크(82), 제2링크(83), 회동바(84), 결합척(85) 및 결합가이드(86)를 포함한다.

상기 실린더(81)의 로드에 상기 제1링크(82)의 일단이 연결되고, 상기 제1링크(82)의 다른 일단에 상기 제2링크(83)가 연결된다.

상기 제2링크(83)의 일단에는 회동바(84)가 연결되고 상기 회동바(84)의 도중에 상기 결합척(85)이 연결된다. 상기 결합척(85)은 상기 결합가이드(86) 내에 위치하고 상기 결합가이드(86) 내부에서 슬라이딩 운동한다.

이에 따라 상기 실린더(81)의 로드가 전진 또는 후진 운동을 하면 상기 제1링크(82)와 상기 제2링크(83)를 통해 동력이 전달되어 상기 회동바(84)가 회동운동하게 된다.

상기 회동바(84)가 회동운동하면 상기 결합척(85)이 결합가이드(86) 내부를 따라 슬라이딩 운동한다.

상기 결합가이드(86)의 일단에는 상기 돔(D1, D2)의 일단이 결합된다. 상기 돔(D1, D2)의 일단은 돔(D1, D2)에서 돌출된 돌출부(DE)로 형성되고 상기 돌출부(DE)는 내부에 공간을 가지는 컵 형태로 이루어진다.

따라서 상기 돔(D1, D2)은 상기 돔로더(8)의 결합가이드(86)에 돌출부(DE)가 결합되면서 돌출부(DE)의 내부의 공간에 상기 결합척(85)이 결합되어 위치고정된다. 이에 따라 돔클램프부(2, 3)에 클램프하기 전에 1차적으로 돔(D1, D2)의 위치를 맞출 수 있다.

상기와 같이 돌출부가 형성되는 고압용기에는 이와 같은 돔로더를 사용할 수 있지만 돌출부가 없는 고압용기의 경우에는 돔을 고정시킬 수 있는 지그 또는 진공흡착방식의 돔로더를 사용할 수도 있다.

도 4는 도 2의 제1 및 제2커팅부, 제1 및 제2히팅부를 나타내는 확대 사시도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 제1커팅부(4)와 상기 제1히팅부(6)는 상기 제1베이스(91)에 슬라이딩 운동 가능하도록 결합되는 제1서브베이스(914)에 슬라이딩 운동 가능하도록 결합된다.

따라서 상기 제1서브베이스(914)가 슬라이딩홈(911a)을 따라 운동함에 따라 상기 제1커팅부(4)와 상기 제1히팅부(6)는 동시에 이동 가능하면서 상기 제1커팅부(4)와 상기 제1히팅부(6)는 각각 독립적으로 슬라이딩홈(미도시)을 따라 이동 가능하다.

또한 상기 제2커팅부(5)와 상기 제2히팅부(7)는 상기 제2베이스(92)에 슬라이딩 운동 가능하도록 결합되는 제2서브베이스(924)에 슬라이딩 운동 가능하도록 결합된다.

따라서 상기 제2서브베이스(924)가 슬라이딩홈(921a)을 따라 운동함에 따라 상기 제2커팅부(5)와 상기 제2히팅부(7)는 동시에 이동 가능하면서 상기 제1커팅부(4)와 상기 제1히팅부(6)는 각각 독립적으로 슬라이딩홈(924a, 924b)을 따라 이동 가능하다.

이와 같이 커팅부와 히팅부를 동일한 베이스에 배치함으로써 구동요소의 간소화가 가능하다.

이하에서는 제2커팅부(5)와 제2히팅부(7)를 기준으로 하여 설명한다.

상기 제2커팅부(5)는, 회전플레이트(51)와 커터(52)를 포함한다.

상기 회전플레이트(51)는 상기 제2돔(D2 : 도 1 참조)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P : 도 1 참조)의 일단의 테두리 사이로 이동 가능하다.

도면을 참조하면 상기 회전플레이트(51)는 이동플레이트(53)에 결합되고 상기 이동플레이트(53)는 구동모터(54)에 연결된다.

상기 구동모터(54)의 축과 상기 이동플레이트(53) 사이에는 기어, 벨트 등의 공지의 구동전달요소가 개재될 수 있다.

이에 따라 상기 구동모터(54)가 회전하면 상기 이동플레이트(53)는 가이드홈(924a)을 따라 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리 사이로 이동하고 커팅작업을 할 수 있다.

상기 커터(52)는, 상기 회전플레이트(51)의 양측면에 돌출되도록 결합되고 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 다른 일단의 테두리를 커팅한다.

상기 회전플레이트(51)가 회전하는 상태에서 상기 제2커팅부(5)가 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 다른 일단의 테두리 사이에 위치하면 상기 제2돔클램프부(3)와 상기 제2커팅부(5)가 상기 제2파이프클램프부(12)로 정해진 위치만큼 이동한다. 이 때 제2서브베이스(924)를 이동시킴으로써 제2커팅부(5)를 이동시킨다.

이에 따라 상기 회전플레이트(51)의 양측면에 돌출되도록 결합되는 제2커터(52)에 의해 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 파이프(P)의 다른 일단의 테두리가 동시에 커팅된다.

커팅작업이 종료되면 상기 제2커팅부(5)는 원래의 위치로 복귀한다.

상기 제1커팅부(4)도 구동모터(44)에 의해 제1커팅부(4)를 상기 제1돔(D1)의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리 사이에 위치시킨 후 제1서브베이스(914)와 제1돔클램프부(2)를 이동시켜 제1돔(D1)의 일단의 테두리와 파이프(P)의 일단의 테두리를 동시에 커팅할 수 있다.

상기 제1커팅부(4)와 상기 제2커팅부(5)의 커팅작업은 동시에 진행할 수 있다.

상기 제2히팅부(7)는, 히터(71) 및 히팅플레이트(72)를 포함한다.

상기 히터(71)는 열원이 되고 상기 히팅플레이트(72)는 상기 히터(71)로부터 열전달에 의해 가열되고 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리 사이로 이동 가능하다.

도면을 참조하면 상기 히팅플레이트(72)는 구동모터(73)에 연결된다. 상기 구동모터(73)의 축과 상기 히팅플레이트(62,72) 사이에는 기어, 벨트 등의 공지의 구동전달요소가 개재될 수 있다.

이에 따라 상기 구동모터(73)가 회전하면 상기 히팅플레이트(62,72)는 가이드홈을 따라 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리 사이로 이동하고 히팅작업을 할 수 있다.

상기 히팅플레이트(72)가 상기 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 상기 파이프(P)의 다른 일단의 테두리 사이에 위치하면 상기 제2돔클램프부(3)와 상기 제2히팅부(7)가 상기 제2파이프클램프부(12)로 정해진 위치만큼 이동한다. 이 때 제2서브베이스(924)를 이동시킴으로써 제2히팅부(7)를 이동시킨다.

이에 따라 상기 히팅플레이트(72)의 양측면에 제2돔(D2)의 일단의 테두리와 파이프(P)의 다른 일단의 테두리가 접촉하면서 동시에 용융된다.

용융작업이 종료되면 상기 제2히팅부(7)는 원래의 위치로 복귀한다.

상기 제1히팅부(6)도 히터(61)로 히팅플레이트(62)를 가열하고 구동모터(63)에 의해 히팅플레이트(62)를 상기 제1돔(D1)의 테두리와 상기 파이프(P)의 일단의 테두리 사이에 위치시킨 후 제1서브베이스(914)와 제1돔클램프부(2)를 이동시켜 제1돔(D1)의 일단의 테두리와 파이프(P)의 일단의 테두리를 동시에 용융시킬 수 있다.

상기 제1히팅부(6)와 상기 제2히팅부(7)의 커팅작업은 동시에 진행할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치는 구동요소로 서보모터를 채택할 수 있다. 구동요소로 서보모터를 이용하는 경우 유압 또는 공압요소를 이용하는 것에 비해 복잡한 배관이 불필요하고 제어가 간단하다.

상기와 같은 고압용기 제조장치는 다음과 같이 작동된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기 제조장치를 이용하여 고압용기를 제조하는 공정을 나타내는 개념도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 먼저 작업자가 파이프클램프부(11, 12)에 파이프(P)를 고정시킨다.

이를 위하여 작업자는 먼저 지그(도시되지 않음) 위에 위치를 맞추어 파이프(P)를 올려 놓고 파이프클램프부(1)를 작동시킨다.

파이프클램프부(11, 12)를 작동시키면 파이프클램프부(11, 12)의 고정편(113)을 구동시키는 실린더(112)가 작동하고 복수의 고정편(113)이 파이프(P)의 외주를 가압하여 파이프(P)를 고정시킨다.

다음으로 작업자가 돔클램프부(2, 3)에 돔(D1, D2)을 고정시킨다.

이를 위하여 먼저 작업자는 돔로더(8)에 돔(D1, D2)을 장착한다.

돔로더(8)에 돔(D1, D2)이 장착되면 돔은 돔클램프부(2, 3)의 고정편(23)이 형성하는 공간 내에 위치한다.

이 때 돔클램프부(2, 3)를 작동시키면 돔클램프부의 고정편(23)을 구동시키는 실린더(22)가 작동하고 복수의 고정편(23)이 돔(D1, D2)의 외주를 가압하여 돔(D1, D2)을 고정시킨다. 동시에 돔로더(8)의 실린더(81)를 작동시켜 결합척(85)의 결합상태를 해제한다.

이에 따라 파이프(P)와 돔(D1, D2)의 고정작업이 완료되어 도 6(a)의 상태가 된다.

상술한 설명에서는 돔을 돔로더(8)에 장착한 후 돔클램프부(2, 3)로 고정하였으나 돔로더(8) 외에 지그 등에 돔(D1, D2)을 올려 놓고 돔클램프부(2, 3)로 고정하는 작업을 할 수도 있다.

다음으로 2개의 돔(D1, D2)과 파이프(P)의 테두리를 커팅하고 용융시키는 작업을 진행한다.

먼저 도 6(b)와 같이 커팅부(4, 5)를 파이프(P)와 돔(D1, D2) 사이로 이동시킨다.

다음으로 커팅부(4, 5)의 이동이 완료되면 돔클램프부(2, 3)와 커팅부(4, 5)가 파이프클램프부(1)로 이동한다. 이 때 커팅부의 커터(52)는 회전하는 상태이다.

이에 따라 도 6(c)와 같이 커팅부의 커터(52)와 접촉하는 돔(D1, D2)의 테두리와 파이프(P)의 테두리는 커팅되고 매끈한 면이 된다.

이에 따라 파이프(P)의 양 단부의 테두리와 양측 돔(D1, D2)의 테두리가 매끄럽게 가공되어 후술하는 공정에서 파이프(P)와 돔(D1, D2)의 접합이 잘 이루어진다. 또한 돔과 파이프(P)를 일정한 길이로 커팅하게 되므로 고압용기를 규정된 크기로 만들 수 있다.

다음으로 도 6(d)와 같이 돔클램프부(2, 3)와 커팅부(4, 5)를 원래의 위치로 복귀시킨다.

다음으로 도 6(e)와 같이 히팅부(6, 7)의 히팅플레이트(62,72)를 파이프(P)와 돔(D1, D2) 사이로 이동시킨다.

히팅플레이트(62,72)의 이동이 완료되면 돔클램프부(2, 3)와 히팅플레이트(62,72)가 파이프클램프부(1)로 이동한다. 이 때 히팅플레이트(62,72)는 히터(61,71)에 의해 가열된 상태이다.

이에 따라 도 6(f)와 같이 히팅플레이트(62,72)와 접촉하는 돔(D1, D2)의 테두리와 파이프(P)의 테두리는 히팅되고 용융된다.

이에 따라 파이프(P)의 양 단부의 테두리와 양측 돔(D1, D2)의 테두리가 용융되어 상호 접합이 가능한 상태가 된다.

다음으로 돔클램프부(2, 3)와 히팅부(6, 7)는 원래의 위치로 복귀하게 된다.

이에 따라 용융 작업이 완료되어 도 6(g)의 상태가 된다.

다음으로 2개의 돔을 파이프(P)에 결합시키는 작업을 동시에 진행한다.

먼저 도 6(h)와 같이 돔클램프부(2, 3)를 이동시켜 용융된 돔(D1, D2)의 테두리와 파이프(P)의 테두리가 접촉하게 한다.

다음으로 이 상태에서 10분 내지 15분 정도 공기중에서 냉각시킨다.

이에 따라 냉각 작업이 완료되어 도 6(i)의 상태가 되고 이물 제거 등의 후처리를 통해 제품을 완성한다.

이와 같이 양측 돔(D1, D2)을 파이프(P)에 접합하는 작업을 동시에 진행하므로 간단하고 신속하게 고압용기 제품을 완성하는 것이 가능하다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 파이프클램프부 2 : 제1돔클램프부
3 : 제2돔클램프부 4 : 제1커팅부
5 : 제2커팅부 6 : 제1히팅부
7 : 제2히팅부 8 : 돔로더
91 : 제1베이스 92 : 제2베이스
121, 122, 123 : 지지대
131, 132, 133 : 가이드바
141 : 제1베이스구동기 142 : 제2베이스구동기
151 : 제1베이스구동스크류 152 : 제2베이스구동스크류
160 : 컨트롤패널 170 : 설치대
171 : 가이드홈 D1 : 제1돔
D2 : 제2돔 P : 파이프

Claims

고압용기의 몸체를 이루는 파이프를 클램핑하는 파이프클램프부;
고압용기의 일단을 이루는 제1돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제1돔클램프부;
고압용기의 다른 일단을 이루는 제2돔을 클램핑하고 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동이 가능한 제2돔클램프부;
상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 커팅하는 제1커팅부;
상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 커팅하는 제2커팅부;
상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제1히팅부 및
상기 제2돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 다른 일단의 테두리를 가열하여 용융상태로 만드는 제2히팅부
를 포함하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1돔클램프부는,
구동부에 의해 이동이 가능한 원형의 브라켓;
상기 브라켓의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 결합되는 복수의 실린더 및
상기 실린더의 로드에 결합되고 상기 실린더의 로드가 전진할 때 상기 제1돔의 외주와 접촉하여 클램프 하는 고정편
을 포함하는 고압용기 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부는,
모터;
상기 모터와 이격되어 설치되는 종동기어;
상기 브라켓의 일단이 결합되는 제1스크류;
상기 브라켓의 다른 일단이 결합되는 제2스크류 및
상기 모터, 상기 종동기어, 상기 제1스크류 및 상기 제2스크류에 연결되어 상기 모터의 회전동력을 상기 제1스크류 및 상기 제2스크류에 전달하는 벨트
를 포함하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1돔클램프부와 상기 제2돔클램프부는 서보모터의 구동에 의해 상기 파이프클램프부에 대하여 상대적으로 위치 이동하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 파이프클램프부는,
상기 파이프의 일단부를 클램핑하는 제1파이프클램프부 및
상기 파이프의 다른 일단부를 클램핑하고 상기 제1파이프클램프부에 대하여 상대적인 위치가 이동 가능한 제2파이프클램프부
를 포함하는 고압용기 제조장치.
제5항에 있어서,
상기 제1돔클램프부와 상기 제1파이프클램프부는 제1베이스에 설치되고, 상기 제2돔클램프부와 상기 제1파이프클램프부는 제2베이스에 설치되며, 상기 제1베이스와 상기 제2베이스가 상호 상대적으로 이동하는 고압용기 제조장치.
제6항에 있어서,
상기 제1베이스에는 제1서브베이스가 이동 가능하도록 설치되고 상기 제1커팅부와 상기 제1히팅부는 상기 제1서브베이스에 이동 가능하도록 설치되며,
상기 제2베이스에는 제2서브베이스가 이동 가능하도록 설치되고 상기 제2커팅부와 상기 제2히팅부는 상기 제2서브베이스에 이동 가능하도록 설치되어
상기 각각의 서브베이스와 커팅부 및 히팅부가 이동함으로써 상기 파이프와 상기 제1돔 및 상기 제2돔의 테두리를 커팅 및 히팅하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1커팅부는,
상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리 사이로 이동 가능한 회전플레이트 및
상기 회전플레이트의 양측면에 돌출되도록 결합되고 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리를 커팅하는 커터
를 포함하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1히팅부는,
열을 발산하는 히터;
상기 히터에 의해 가열되고 상기 제1돔의 일단의 테두리와 상기 파이프의 일단의 테두리 사이로 이동 가능한 히팅플레이트
를 포함하는 고압용기 제조장치.
제1항에 있어서,
실린더;
상기 실린더의 로드에 일단이 연결되는 제1링크;
상기 제1링크의 다른일단에 연결되는 제2링크;
상기 제2링크의 일단에 연결되는 회동바;
상기 회동바에 연결되고 상기 회동바가 회동함에 따라 상기 제1의 돌출부의 공간에 삽입되어 상기 제1돔을 고정하는 결합척 및
일측에 상기 제1돔의 돌출부가 결합되고 다른 일측에 상기 결합척이 결합되며 상기 결합척의 이동을 가이드하는 결합가이드
를 포함하는 돔로더를 더 포함하는 고압용기 제조장치.