KR101687138B1 - 경사진 3 고정점을 가지는 엘보고정장치 - Google Patents

Abstract

반원형 고리모양의 탄성의 홀더암(10)들과 이들의 끝단과 멀어지거나 가까워지도록 왕복 이동하는 조임나사(20)로 엘보의 외주면을 3점 지지로 고정하는 엘보고정장치가 개시된다.
본 발명은 엘보파이프의 외주면을 경사진 3점 지지 형태로 조여 고정하는 클램프 거치식 파이프 고정기구에 관한 것으로서 가상의 엘보 절단면과 각도가 일치하는 하나의 평면인 엘보지지평면 상에 형성되는 3점의 고정점으로 엘보의 중간 부분 외주면을 선택적으로 압박하여 고정하는 구조이며 필요에 따라 고정될 엘보를 길이방향, 즉 엘보지지평면을 관통하는 방향으로 적당히 움직여서 지면에 대한 엘보 양단면의 각도를 조정할 수 있다.
이에 따라 중 소형의 엘보 가공면(끝단면)을 간단하고 안전하게 수평 고정할 수 있어 배관결합을 위한 용접면 가공 작업의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Description

경사진 3 고정점을 가지는 엘보고정장치{Curved pipe fixing device which has tilted 3 point fixture}

본 발명은 엘보 파이프의 외주면을 3점 지지 형태로 조여 고정하는 클램프 거치식 파이프 고정기구에 관한 것이다.

엘보 파이프는 팔꿈치(elbow)처럼 굽어진 관을 뜻하며 보통 길다란 배관망에서 직관 파이프 마디 간 결합부위를 이어주는 관이음 부재로 사용되는 짧은 곡선형 파이프를 말한다. (이하 간단히 엘보라 한다)

플렌트 배관시설에서 마디 용접부위는 배관망의 가장 취약한 결합부위이므로 완벽한 접합, 다시 말해 결함이 없는 용접이 이루어져야 한다.

결함이 없는 배관 용접을 위해 결합마디가 되는 엘보는 직관과 맞닿는 양단 용접부위의 이물질 및 페인트를 일차적으로 제거하고 용접면이 매끈한 평면이 되도록 그라인딩(평활) 작업을 완료한 다음에 서로를 용접하게 된다.

용접부위에 기공이나 이물질이 들어가게 되면 온도와 압력의 변화나 하중 및 진동 등의 스트레스에 의해 이음매가 파손되므로 용접이 끝난 다음에는 각종 비파괴검사를 수행하여 용접부위의 무결성을 검증한다.

한국공개특허 10-1997-0062363 한국공개특허 10-2013-0052349 한국공개실용 20-2000-0005126 한국공개실용 20-2000-0015436

상술한 배관이음 작업에서 특히 손이 많이 가는 작업은 엘보 양단면의 평활 작업이다. 예를 들어 가벼운 중 소형 사이즈의 엘보를 다듬질할 때, 기존에는 바닥에 놓거나, 바이스나 홈에 끼워 고정 시키거나, 바인더나 홈에 끼우는 방법으로 고정하여 작업을 해 왔으며 때로는 단순히 한 손으로 붙잡고 작업을 해 왔다.

이 과정에서 엘보의 흔들림으로 인하여 작업의 불편함이 있었고 그에 따라 작업품질이 저하되었으며 엘보가 갑자기 넘어지거나 움직여서 발생되는 크고 작은 사고위험마저 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서 산업 플랜트의 배관 작업, 특히 그라인딩과 용접 등, 중 소형의 엘보를 대상으로 한 각종 작업을 진행할 때 손에 잡기 어려운 작은 굵기나 가벼운 중량의 굽은 엘보를 움직이지 않도록 고정시켜 그라인딩과 제작 작업을 안전하고 편하게 진행하기 위한 엘보고정장치를 구현하는 것이 목적이다.

본 발명의 추가적인 목적은 다양한 굵기의 엘보를 편리하게 고정할 수 있게 하며 필요에 따라 엘보의 고정 지지점을 엘보의 길이방향 앞뒤로 이동시켜 원하는 그라인딩면, 즉 엘보의 양단면을 작업에 편리한 수평면으로 맞출 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해서 본 발명은 엘보를 중간 부분을 가상으로 잘랐을 때 길이방향을 따라 형성되는 무수히 많은 원형의 가상 엘보 절단면 중 어느 하나의 가상 절단면 둘레를 단단히 붙잡아 고정시키는 것을 착안하였다.

엘보는 보통 45°~90°로 굽어진 관으로 되어 있다. 보통의 집게형 도구로는 엘보의 굽어진 중간 부분을 꽉 붙잡기는 어려우므로 통상 굽어지지 않은 평평한 면을 전체적으로 붙잡아 고정하거나 한쪽 끝 테두리를 척(chuck)으로 움켜쥐는 방식으로 고정한다.

그러나 이렇게 되면 그라인딩 작업과정에서 엘보의 양단면이 지면에서 수평이 되지 않아 작업이 힘들고 작업결과가 좋지 못한 단점이 있다.

본 발명은 상술한 가상의 원형 엘보 절단면과 각도가 일치하는 '하나의 평면' 상에 형성되는 3개의 고정점으로 엘보의 중간 부분 외주면을 선택적으로 압박하여 고정함으로써, 고정될 엘보를 필요에 따라 길이방향으로 적당히 움직여 지면에 대한 엘보 양단면의 각도를 조정할 수 있게 하였다.

이를 위해 본 발명의 엘보고정 장치는 끝단에 조임나사공(31)이 형성된 홀더암고정대(30)와; 상기 조임나사공(31)의 양쪽 측면에서 뻗어 나와 형성된 반원형 고리모양의 홀더암(10)들; 그리고 상기 조임나사공(31)에 삽입되어 상기 홀더암(10)들의 끝단과 멀어지거나 가까워지도록 왕복 이동하는 조임나사(20);를 이용하여 상기 '하나의 평면', 즉 엘보지지평면 상에 형성되는 3점의 고정점을 구축하였고 이 중 조임나사(20)가 상기 홀더암(10)들과 함께 형성하는 엘보지지평면 상에서 왕복이동하면서 엘보의 1점(고정점)을 압박하면 엘보가 조임나사의 이동방향으로 이동하면서 자연스럽게 상기 홀더암의 고리모양 안쪽면을 압박하도록 구성하였다.

엘보를 지지하는 2점, 즉 조임나사(20)쪽 고정점의 반대편에 형성되는 2개의 고정점은 양쪽 홀더암(10) 안쪽면, 다시 말해서 엘보누름면(11)상에 각각 형성된다.

상기의 3개 고정점은 이론상으로 점에 해당하는 접촉부위이나 실제로는 엘보누름면(11)의 내경이 엘보 외경과 비슷한 곡률을 가지며, 조임나사(20)의 끝단면 또한 아주 뾰족하지는 않기 때문에 실질적으로는 점 접촉이 아닌 (비교적 튼튼하고 확실한) 3개의 고정면인 것으로 볼 수 있다. 물론 이론적으로는 점 접촉이므로 본 명세서에서는 고정점으로 기재하기로 한다.

홀더암(10)의 고리모양 안쪽면에 형성되며 상기 2개의 고정점이 위치하는 엘보누름면(11)은 넓고 납작한 모양으로 형성되며, 고리모양 바깥쪽면은 홀더암(10)이 충분한 탄성 강도로 엘보를 고정 지지할 수 있도록 (=벌어지려는 힘에 효과적으로 대응 가능한 단면계수를 가지도록) 둥글게 돌출된 면으로 형성되어 상기 2점의 고정점에 작용하는 강력한 힘에도 각 홀더암(10)들은 탄성 변형될 뿐 영구변형 되지는 않는 충분한 굽힘강도를 가지도록 하였다.

한편, 상기 홀더암(10)들을 지지하는 홀더암고정대(30)의 뿌리 부분에는 본 엘보고정장치를 선반모서리나 기타 단단한 판재 등 작업다이에 간편하고 쉽게 고정할 수 있도록 클램프(40)를 마련하였다.

이때 상기 클램프(40)가 홀더암고정대(30)를 지지하는 각도는 상기 홀더암(10)들이 지면으로부터 비스듬히 기울어져 있을 수 있게 설정된다. 바람직하게는 상기 엘보지지평면이 지면에서 60° 기울어져 있도록 홀더암고정대(30)는 지면에서 30°~45° 각도 범위로 경사지게 형성된다.

만약 홀더암고정대(30)의 중심선 각도와 조임나사(20) 간의 각도가 서로 수직이고, 조임나사(20)가 엘보지지평면과 동일하게 지면에서 60° 각도(지면수직에서 30°)로 왕복 이동한다면 홀더암고정대(30)의 중심선 각도는 지면에서 30° 정도 기울어지게 설정된다.

본 발명은 플랜트 산업의 배관작업 과정에서 중 소형의 엘보 가공면(보통 엘보의 양단끝면)을 간단하고 안전하게 수평 고정시킬 수 있다.

구체적으로, 엘보관련 작업시 흔들림이나 엘보의 쓰러짐 등 작업품질에 영향을 주는 사고가 예방되고, 손에 잡기 어려운 작은 굵기부터 손으로 들고 작업하기 어려운 중간 굵기의 다양한 엘보를 편리하게 고정할 수 있으며, 필요에 따라 엘보의 고정 지지점을 엘보의 길이방향 앞뒤로 이동시켜 원하는 그라인딩면을 작업에 편리한 수평면으로 맞출 수 있으므로 다양한 각도로 굽어진 엘보에 충분히 대응 가능한 뛰어난 효과가 있다.

도 1, 2는 본 발명 엘보고정장치의 고정 전 상태를 도시한 분해 사시도 및 부분단면도.
도 3은 본 발명 엘보고정장치에서 홀더암(10)에 끼워진 엘보의 길이방향 움직임과 조임나사 조작을 보여주는 확대 사시도.
도 4는 본 발명 엘보고정장치에서 홀더암(10)과 조임나사(20)의 탄성변형에 의한 3점 고정구조를 보여주는 경사 평면도.
도 5는 본 발명 엘보고정장치의 실 제작품을 촬영한 사진.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 구체적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1, 2를 참조하면 본 엘보고정장치는 전체적으로 볼 때 몸체이자 중심뼈대인 홀더암고정대(30)와, 상기 홀더암고정대(30)를 단단히 고정시키는 클램프(40)와, 앞서 설명한 3점 고정면 구역을 관통하여 끼워진 엘보를 고정 지지하는 좌우 1개씩의 탄성의 반 원형 홀더암(10)과, 홀더암고정대(30) 끝단의 조임나사공(31)에 끼워져 엘보를 밀어주는 조임나사(20), 그리고 상기 클램프(40)를 조여주는 클램프고정나사(41)로 나눌 수 있다.

조임나사공(31)의 좌우 양쪽에 1개씩 배치된 홀더암(10) 들은 서로가 바라보는 끝단이 살짝 떨어진 상태로서 반원형에서 바깥쪽으로 벌어지는 방향으로 쉽게 탄성 변형될 수 있으며 다양한 굵기의 엘보를 쉽게 삽입할 수 있다.

설명한 바와 같이 홀더암고정대(30)는 홀더암(10)들이 60˚도 경사로 배치될 수 있도록 30˚가량 기울어져 형성된 것이 바람직하다.

위 상태에서 엘보의 위쪽면을 붙잡는 홀더암(10)과 엘보의 아래쪽 면을 밀어올리는 조임나사(20)는 수직에서 30˚, 즉 수평으로부터 60˚ 기울어져 엘보의 외주면 3점을 눌러 고정하게 되고, 고정면 구역을 관통하여 적절히 이동한 엘보의 상단면은 엘보모양(길이와 굽어진 각도)에 관계없이 수평을 유지하게 된다.

이를 위하여 홀더암고정대(30)의 끝단에는 조임나사공(31)이 형성되고, 반원형 고리모양의 홀더암(10)들은 상기 조임나사공(31)의 양쪽 측면에서 뻗어 나와 형성된다.

조임나사공(31)에 삽입되는 조임나사(20)는 상기 홀더암(10)들의 끝단과 멀어지거나 가까워지도록 왕복 이동하게 되며, 결과적으로 홀더암(10)들이 형성하는 엘보지지평면 상에서 왕복 이동하는 셈이다.

홀더암(10)은 금속재질로서 그 단면(12)이 반달 모양인 것이 바람직하다. 즉 반달 모양 단면의 밑변이 되는 넓고 납작한 고리모양의 안쪽면은 엘보누름면(11)이 되고 이 면의 어느 한 곳에 형성된 고정점으로 엘보의 위쪽 오목한 외주면 2점을 지지한다. 홀더암(10)이 최대한 효과적인 강성을 가질 수 있도록 고리모양 바깥쪽면은 둥글게 돌출된 면으로 형성되어 적절한 고정력 범위 내에서 미소하게 탄성 변형된다.

고정방법은 작업자의 환경에 맞추어 판재형 다이에 클램프(40)를 고정한 다음, 홀더암(10) 공간 내경 이하의 외경을 가지는 엘보를 끼워 조임나사(20)를 조여 경사진 평면상의 3점의 지지로 고정한다.

이때 필요에 따라 고정될 엘보의 길이방향, 즉 엘보지지평면을 관통하는 방향으로 엘보를 적당히 움직여서 지면에 대한 엘보 양단면의 각도를 조정할 수 있다.

도 4는 본 발명 엘보고정장치에서 홀더암(10)과 조임나사(20)의 탄성변형에 의한 경사진 평면상의 3점 고정구조를 보여주는 (경사시점) 평면도이다.

상기 평면도는 상기 엘보지지평면을 정확히 내려다보는 시점에서 도시된 것이다.

조임나사(20)를 홀더암(10)의 끝단과 점차 가까워지도록 전진시키는 만큼, 홀더암의 탄성변형도 커져 A,B,C 3개의 고정점(고정면)은 더욱 강한 힘으로 엘보의 외주면을 눌러 흔들림 없이 고정한다.

도 5는 본 발명 엘보고정장치의 실 제작품을 측면에서 촬영한 사진이다.

도면을 참조하면 앞서 설명한 바와 같이 바와 같이 홀더암(10)들과 조임나사(20)가 60˚ 경사로 배치될 수 있도록 홀더암고정대(30)가 30˚가량 기울어져 형성된 것을 충분히 가늠할 수 있다.

본 발명에 따르면 원형의 굽은 중 소형의 6인치 이하 길이의 엘보를 효과적으로 고정할 수 있으며, 외경 60mm 내경 50mm(기준으로 제작), 외경 50mm 내경 40mm, 외경 35mm 내경 25mm 등 다양한 굵기의 엘보를 효과적으로 고정할 수 있다.

이상 본 발명의 기술사상을 구체적인 실시예를 통해 설명하였다. 덧붙여 본 실시예에서 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 기술사상은 실시예의 기술적 해석범주보다는 이하의 청구범위에서 기재되는 내용을 바탕으로 해석되어야 할 것이다.

10: 홀더암
11: 엘보누름면
12: 홀더암단면
20: 조임나사
30: 홀더암고정대
31: 조임나사공
40: 클램프
41: 클램프고정나사

Claims (3)

1. 끝단에 조임나사공(31)이 형성된 홀더암고정대(30);
   상기 조임나사공(31)의 양쪽 측면에서 뻗어 나와 형성된 반원형 고리모양의 홀더암(10)들;
   상기 조임나사공(31)에 삽입되어 상기 홀더암(10)들이 형성하는 엘보지지평면 상에서 상기 홀더암(10)들의 끝단과 멀어지거나 가까워지도록 왕복 이동하는 조임나사(20); 및
   상기 홀더암고정대(30)의 뿌리 부분에 형성되어 상기 홀더암(10)들을 지면으로부터 비스듬히 기울어진 상태로 지지하는 클램프(40);를 포함하여 구성되고,
   상기 홀더암(10)은 그 안쪽면이 넓고 납작한 모양의 엘보누름면(11)이고 또한 그 바깥쪽면은 둥글게 돌출된 면을 가진 고리모양으로 형성되어 탄성 변형되며,
   상기 조임나사(20)가 상기 홀더암(10)의 끝단과 점차 가까워지도록 전진하면 상기 홀더암(10)의 탄성변형도 커지도록 구성되고,
   상기 엘보지지평면은 지면에서 60° 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 엘보고정장치.
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