KR101865290B1 - 가우징용 회전커터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접강관을 제조할 때 가우징 작업을 하기에 적합한 가우징용 회전커터에 관련되는 기술로서, 중심부에 축 연결부가 형성되며, 가장자리를 따라 좌우로 대칭을 이루는 뾰족한 바이트 장착슬로프가 형성되는 커터바디; 복수개의 바이트들이 한 세트를 이루면서 이격거리를 두고 상기 바이트 장착슬로프에 결합되되, 120도 각도로 등분되게 3 세트가 배치되는 바이트 집합체;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

가우징용 회전커터{Rotation cutter for goudging}
본 발명은 용접강관을 제조할 때 가우징 작업을 하기에 적합한 가우징용 회전커터에 관련되는 기술이다.
강관을 제조방법에 따라 분류하면, 접합부의 유무에 따라 이음매없는 강관(seamless steel pipe)과 용접강관(welded steel pipe)으로 나누며, 일반 산업체에서 생산되는 강관은 강관 제조비용이 상대적으로 매우 저렴한 용접강관이 주류를 이루고 있다.
용접강관을 제조하기 위한 용접방식으로는 전기저항용접(electric resistance welding), 잠호용접(submerged arc wwelding,SAW) 및 가스용접(gas welding)이 주로 사용되며, 직경이 상대적으로 큰 강관의 경우, 용접능률이 크고 용접금속의 품질 또한 우수한 잠호용접 방식이 선호되고 있다.
강관을 잠호용접 방식에 의해 제조하는 경우, 우선 소정의 두께를 갖는 강판이 맞대기 이음(butt joint)을 형성한 후, 이를 관 형태로 성형하여 소정의 반경을 갖는 관을 만들게 된다.
맞대기 이음의 기하하적 형태는 다양한 형태가 사용되나, 강관의 경우 일반적으로 용접이 외면과 내면 양측으로부터 수행되도록 X형 맞대기 이음이 주로 사용된다.
도 1의 (a)는 X형 맞대기 이음을 갖는 강관(1)의 부분 단면도이며, 반경 R, 두께 T를 가지며, 개방각도(α) 60°, 외면을 향하는 V자형의 높이(T1) 13mm, 내면을 향하는 역V자형의 높이(T2) 7mm를 갖는 두께 20mm의 강관이다.
도 1의 (b)는 도시된 바와 같이 먼저 강관(1)의 외면 방향에서 1 ~ 2회 용접을 통해 샘 방지 용접부(3)를 형성한 후, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 내면 방향에서 1 ~ 2 회 용접(통상적으로 SAW용접)을 통해 내면 용접부(5)를 형성한다.
그 다음으로 외면 방향에서 용접을 하여 외면 용접부를 형성하여야 하나 외면 용접 전에 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 외면 방향에서 가우징 작업을 수행하여 점선으로 도시된 바와 같은 홈을 형성한다.
가우징에 의해 형성된 홈의 밑부분과 강관 내면 간의 간격(w)은 예시된 실시예와 같은 두께를 갖는 경우 통상적으로 약 4 ~ 5mm 정도가 된다.
이와 같이 가우징 작업을 하는 이유는 샘 방지 용접부(3)와 내면 용접부(5)의 경계부에 통상적으로 용접 불량이 존재하므로 이를 제거하기 위함이다.
가우징 작업 후, 통상적으로 비파괴 검사의 일종인 액체침투탐상검사(liquid penetrant testing)를 통해 용접부에 누설부분이 있는지를 검사하게 된다.
누설부분이 없는 건전한 용접부가 형성된 때에는 도 2에 도시된 바와 같이, 잠호용접기(10)로 외면 용접부를 만드는 용접을 수행한다. 맞대기 이음 하단을 용접함으로써 내면이 형성된 강관(1)은 지지대(22)의 롤러(23)에 위치되어 용접할 부위(7), 즉 전술한 바와 같이 가우징 작업을 거친 맞대기 이음의 나머지 부분이 상방을 향하도록 정렬된다.
레일(24)과 접하는 구름바퀴가 하단에 구비된 지지대(22)는 레일(24)을 따라 이동하며, 콘트롤러(미도시)에 의해 이동속도가 제어된다. 따라서 지지대(22)의 롤러(23)에 위치된 강관(1)은 제어된 속도로 레일(24)을 따라 이동(화살표방향)한다.
잠호용접기(10)는 프레임(미도시)에 고정되어 있으며, 강관(1)이 화살표 방향으로 이동함에 따라 강관의 용접할 부위(7)의 일측 단부에 위치된 런-온 플레이트(25) 방향으로부터 용접을 시작하여 반대편 단부에 위치된 런-오프 플레이트(26)를 향해 용접이 진행된다.
도시된 잠호용접기(10)는 플럭스 공급관(13)을 통해 공급되는 플럭스가 용접봉(11) 둘레를 따라 균일하게 용접할 부위로 낙하하도록 되어 있으며, 용접봉(11)으로부터 일정 거리를 두고 용접부의 미용해 플럭스를 회수하기 위한 진공방식의 흡입 후드(15)가 위치된다.
용접강관을 제조하기 위해 실시되는 가우징 작업은 종래의 경우 탄소 전극봉으로 아크를 발생시켜 모재인 금속을 용융하면서 용융된 금속을 압축공기로 불어내는 방식에 의해 수행되었다.
도 3은 종래 방식의 가우징 작업에 사용되는 토치(30)를 도시한 것으로, 이토치로는 압축공기 라인(31) 및 전기공급 라인(33)이 연결되며, 전극봉(35)은 토치 헤드에 위치되는 전극봉 홀더(37)에 의해 파지된다.
상기 전극봉 홀더(37)에는 분사공(미도시)이 형성되어 있어서 전기 공급 라인(33)을 통해 공급된 전기에 의해 전극봉과 금속과의 접촉부에 아크가 발생하고 이 아크에 의한 고열에 의해 금속이 용융되면 압축공기 라인(31)을 통해 주입되는 압축공기가 분사공으로 분출되어서 용융된 금속을 불어내게 된다.
대한민국 등록특허 제10-1386416호 대한민국 등록특허 제10-1491663호
본 발명에서는 가우징 작업을 보다 정밀하고 간편하게 수행할 수 있도록 하기 위해 복수의 바이트들이 결합된 회전커터를 제공함으로써 품질 향상 및 생산성 향상을 달성할 수 있도록 하는 가우징용 회전커터를 제안한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 가우징용 회전커터는, 중심부에 축 연결부가 형성되며, 가장자리를 따라 좌우로 대칭을 이루는 뾰족한 바이트 장착슬로프가 형성되는 커터바디; 복수개의 바이트들이 한 세트를 이루면서 이격거리를 두고 상기 바이트 장착슬로프에 결합되되, 120도 각도로 등분되게 3 세트가 배치되는 바이트 집합체;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 한 세트를 이루는 바이트 집합체는, 센터라인 절삭을 위한 복수의 센터라인용 바이트와, V자형 홈 형성을 위한 복수의 측면용 바이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 센터라인용 바이트는, 이격거리를 두고 1번 바이트, 3번 바이트, 5번 바이트, 7번 바이트로 구성되되, 각 바이트들은 상기 커터바디의 센터포인트로부터 거리가 상이하되, 1번 바이트가 가장 먼거리에 위치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 측면용 바이트는, 이격거리를 두고 2번 바이트, 4번 바이트, 4-1번 바이트, 6번 바이트, 6-1번 바이트, 8번 바이트, 8-1번 바이트로 구성되되, 상기 커터바디의 센터포인트로부터 각각의 거리가 상이하되, 2번 바이트가 가장 먼 거리에 위치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 바이트 장착슬로프에는 고체윤활제가 부분적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 가우징용 회전커터는 복수의 바이트를 활용하여 가우징 작업을 신속하게 할 수 있고, 깊이나 폭을 정확하게 제어할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 회전커터 자체에 윤활제가 포함되므로 절삭저항을 줄여서 보다 정확한 가우징 작업이 가능하게 된다는 효과도 있다.
도 1은 X형 맞대기 이음을 갖는 강관의 부분 단면도.
도 2는 강관을 잠호용접기로 용하는 것을 보여주는 개략도.
도 3은 종래 방식의 가우징에 사용되는 토치의 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가우징용 회전커터의 사시도.
도 5는 가우징용 회전커터의 정면도.
도 6은 가우징용 회전커터의 측면도.
이하 본 발명에 의한 가우징용 회전커터에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가우징용 회전커터의 사시도이며, 도 5는 가우징용 회전커터의 정면도이고, 도 6은 가우징용 회전커터의 측면도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가우징용 회전커터(A)는, 커터바디(100)와 바이트 집합체(200)로 이루어질 수 있다.
커터바디(100)는 기본적인 외형을 이루게 되며, 원형을 이루되, 중심부에 축 연결부(110)가 형성되고, 가장자리를 따라 좌우로 대칭을 이루는 뾰족한 바이트 장착슬로프(120)가 형성된다.
커터바디(100)에 형성되는 바이트 장착슬로프(120)에 바이트 집합체(200)가 결합되는데, 하나의 바이트 집합체(200)는 복수개의 바이트의 조합으로 이루어지고, 본 실시예의 경우 3세트의 바이트 집합체가 사용되도록 한다.
따라서 3세트의 바이트 집합체(200)는 120도 각도를 이루면서 균등하게 배치되도록 한다.
하나의 바이트 집합체는 복수개의 바이트로 이루어지는 각 바이트들은 소정의 이격거리를 두고 결합된다.
한 세트를 이루는 바이트 집합체(200)는 크게 센터라인용 바이트(210)와 측면용 바이트(220)로 구분될 수 있으며, 센터라인용 바이트(210)는 절삭가공의 중심라인이 되는 센터라인 절삭을 위한 것이며, 센터라인용 바이트(210)에 의해 절삭이 이루어지면 V자 홈을 형성하기 위해 측면용 바이트(220)가 홈이 확대되게 절삭작용을 한다.
본 실시예의 경우 한 세트를 이루는 바이트 집합체(200)는 총 11개로 이루어지며, 순차적으로 1번 바이트(201), 2번 바이트(202), 3번 바이트(203), 4번 바이트(204), 4-1번 바이트(미도시), 5번 바이트(205), 6번 바이트(206), 6-1번 바이트(미도시), 7번 바이트(207), 8번 바이트(208), 8-1번 바이트(미도시)라 부르도록 한다.
특히, 다수의 바이트들 중에서 측면용 바이트(220)를 이루는 것은 2번 바이트(202), 4번 바이트(204), 6번 바이트(206), 8번 바이트(208)이며, 또한 그 중에서 4번 바이트(204), 6번 바이트(206), 8번 바이트(208)는 반대편에 쌍을 이루는 4-1번 바이트, 6-1번 바이트, 8-1번 바이트와 짝을 이루게 된다.
한편, 센터라인용 바이트(210)는 1번 바이트(201), 3번 바이트(203), 5번 바이트(205), 7번 바이트(207)로 구성된다.
회전커터가 회전동작되면서 가우징 형성을 위한 절삭작업이 시작되면, 1번 바이트(201)가 가장 먼저 절삭을 시작하게 된다.
이에 따라 센터라인용 바이트(210)들은 커터바디(100)의 센터포인트로부터 거리가 조금씩 다르게 형성된다. 1번 바이트(201)가 센터포인트로부터 가장 먼거리에 위치되며, 그 다음으로는 3번 바이트(203), 5번 바이트(205), 7번 바이트(207)순으로 센터포인트로부터의 거리가 가까워진다.
즉, 센터라인용 바이트(210)를 구성하는 각 바이트들에 작용하는 절삭부하는 다르게 되며, 결국 절삭부하를 분산시켜주게 됨에 따라 절삭가공이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하고, 바이트들의 수명도 연장시킬 수 있게 된다.
더불어 측면용 바이트(220)들의 경우 커터바디(100)의 센터포인트로부터 거리가 상이하도록 구성되며, 2번 바이트(202)가 센터포인트로부터 가장 먼 거리에 위치하게 되고, 그 다음 4번 바이트(204), 6번 바이트(206), 8번 바이트(208) 순으로 센터포인트로부터의 거리가 다르게 배치된다.
쌍을 이루는 4-1번 바이트, 6-1번 바이트, 8-1번 바이트는 4번 바이트, 6번 바이트, 8번 바이트와 센터포인트로부터 동일한 거리에 위치되게 한다.
더욱 바람직하게 본 발명에 의한 가우징용 회전커터(A)에는 절삭 특성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 바이트 장착슬로프(120)에 고체윤활제(300)가 결합되게 할 수 있다.
기본적으로 바이트 장착슬로프(120)에는 바이트들이 결합되지만, 바이트가 설치되지 않는 빈 영역에 고체윤활제(300)를 결합되게 할 수 있다. 고체윤활제로는 흑연이나 이황화몰리브덴과 같은 소재로 이루어지는 것을 사용 가능하다.
회전커터의 바이트 장착슬로프에 윤활특성이 좋은 고체윤활제를 결합되게 하면 절삭작업이 이루어질 때 절삭특성을 좋게 할 수 있고, 절삭부하를 줄여주게 된다.
본 발명에 따른 가우징용 회전커터는, 대구경의 용접강관을 제조할 때 활용되기에 적합한 것이며, 회전커터의 중심부에 형성된 축 연결부에 회전하는 샤프트를 연결 고정하여 회전커터가 회전되면서 직선이동하도록 구성하여 연속적으로 소정의 V 자 형상의 가우징홈을 형성시킬 수 있다.
다수의 바이트들이 하나의 회전커터에 적절히 배치되어 절삭부하를 줄이면서 고속 회전하기 때문에 매우 빠르게 가우징 작업을 실시할 수 있게 되고, 가우징 작업시의 절삭깊이 등을 간편한 조작으로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의한 가우징용 회전커터는 용접강관 제작시 가우징 작업을 할 때 사용되기에 적합한 기술이다.
A : 가우징용 회전커터
100 : 커터바디
110 : 축 연결부
120 : 바이트 장착슬로프
200 : 바이트 집합체
210 : 센터라인용 바이트
220 : 측면용 바이트
300 : 고체윤활제

Claims (5)

  1. 가우징용 회전커터로서,
    중심부에 축 연결부가 형성되며, 가장자리를 따라 좌우로 대칭을 이루는 뾰족한 바이트 장착슬로프가 형성되는 커터바디;
    복수개의 바이트들이 한 세트를 이루면서 이격거리를 두고 상기 바이트 장착 슬로프에 결합되되, 120도 각도로 등분되게 3 세트가 배치되는 바이트 집합체;로 이루어지되,
    상기 바이트 집합체는, 센터라인 절삭을 위한 복수의 센터라인용 바이트와, V자형 홈 형성을 위한 복수의 측면용 바이트를 가지게 되고,
    상기 센터라인용 바이트는, 이격거리를 두고 1번 바이트, 3번 바이트, 5번 바이트, 7번 바이트로 구성되되, 각 바이트들은 상기 커터바디의 센터포인트로부터 거리가 상이하되, 상기 1번 바이트가 가장 먼거리에 위치되고,
    상기 측면용 바이트는, 이격거리를 두고 2번 바이트, 4번 바이트, 4-1번 바이트, 6번 바이트, 6-1번 바이트, 8번 바이트, 8-1번 바이트로 구성되되, 상기 커터바디의 센터포인트로부터 각각의 거리가 상이하고, 상기 2번 바이트가 가장 먼 거리에 위치되고,
    상기 바이트 장착슬로프에는 고체윤활제가 부분적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 가우징용 회전커터.
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