KR102603174B1 - 배관 용접비드 사상 장치 - Google Patents

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Abstract

간단한 구성으로 이루어지면서도 그라인더의 위치를 효율적으로 제어 가능하고 사상 효율을 극대화하며 배관의 곡진 형상이나 사이즈에 따라 적절히 변경 적용할 수 있어 호환성이 증대된 배관 용접비드 사상 장치가 개시된다. 배관 용접비드 사상 장치는 배관의 원주 방향을 따라 이동하는 그라인더 본체; 상기 그라인더 본체에 회전 가능하게 구비되는 그라인더; 및 상기 그라인더에 회전 동력을 제공하는 그라인더 모터를 포함하며, 상기 그라인더는 복수개로 구비되고, 상기 각각의 그라인더는 배관의 원주 방향을 따라 이격 배열된다.

Description

배관 용접비드 사상 장치{GRINDING DEVICE FOR WELD BEAD OF PIPE}
본 발명은 배관 용접비드 사상 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관의 용접부 비드를 사상하여 배관 표면에 대해 평평하게 하는 배관 용접비드 사상 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배관의 초음파 검사(UT:Ultrasonic Testing)를 시행하기 위하여 용접비드의 사상 작업이 요구된다.
즉, 용접비드부는 표면이 매끄럽지 않고 초음파 입사 시 난반사가 일어나 결함 검출이 어려우며, SUS 등과 같은 계열의 재질은 조직이 조밀하여 초음파를 직사로 입사시켜야 하므로 용접비드부의 사상이 필요한 것이다. 이 경우, 사상 작업은 용접비드가 배관의 표면과 평평하게 일치되도록 이루어진다.
종래에는, 작업자가 그라인더로 임의적으로 용접비드 사상 작업을 진행하여 작업 시간이 많이 소요되고 정밀하게 사상되지 않으며 배관 표면보다 깊이 사상되어 재용접을 하는 사례가 많아 검사가 지연되는 경우가 많았다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1363511호(2014.02.10)에는 배관 용접부의 그라인딩 장치가 개시된바 있다.
하지만, 종래의 그라인딩 장치는 그라인더의 위치를 효율적으로 제어할 수 없는 구조였고, 사상 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 아울러, 종래의 그라인딩 장치는 배관의 곡진 형상이나 사이즈에 따라 적절히 적용하기 어렵고 구조가 복잡하여 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1363511호(2014.02.10)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 간단한 구성으로 이루어지면서도 그라인더의 위치를 효율적으로 제어 가능하고 사상 효율을 극대화하며 배관의 곡진 형상이나 사이즈에 따라 적절히 변경 적용할 수 있어 호환성이 증대된 배관 용접비드 사상 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 배관 용접비드 사상 장치는 배관의 원주 방향을 따라 이동하는 그라인더 본체; 상기 그라인더 본체에 회전 가능하게 구비되는 그라인더; 및 상기 그라인더에 회전 동력을 제공하는 그라인더 모터를 포함하며, 상기 그라인더는 복수개로 구비되고, 상기 각각의 그라인더는 배관의 원주 방향을 따라 이격 배열된다.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따른 배관 용접비드 사상 장치는 배관의 원주 방향을 따라 이동하는 그라인더 본체; 상기 그라인더 본체에 회전 가능하게 구비되며 회전축이 배관의 길이 방향과 나란하게 이루어지는 그라인더; 및 상기 그라인더에 회전 동력을 제공하는 그라인더 모터; 상기 그라인더를 배관의 용접부를 향해 가압하거나 용접부의 반대 방향으로 가압하는 그라인더 위치 조정부; 및 배관과 마주하는 그라인더 본체의 일면에 구비되어 배관의 표면에 접촉시 상기 그라인더 모터의 구동을 정지시키는 구동 제어 스위치를 포함한다.
본 발명에 따른 배관 용접비드 사상 장치는 간단한 구성으로 이루어지면서도 그라인더의 위치를 효율적으로 제어 가능하고 사상 효율을 극대화하며 배관의 곡진 형상이나 사이즈에 따라 적절히 변경 적용할 수 있어 호환성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 용접비드 사상 전 상태를 도시한 정면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 내부를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 용접비드 사상 후 상태를 도시한 정면도이고,
도 4는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이며,
도 5는 도 1의 B-B선을 따른 단면도이고,
도 6은 도 1의 C-C선을 따른 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 레일과 사상장치 이동체의 결합상태를 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 사용 예를 도시한 흐름도이며,
도 9 내지 도 11은 도 8의 사용 예에 따른 사상장치의 설치 과정을 순서대로 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 배관 용접비드 사상 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 용접비드 사상 전 상태를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 내부를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 용접비드 사상 후 상태를 도시한 정면도이고, 도 4는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이며, 도 5는 도 1의 B-B선을 따른 단면도이고, 도 6은 도 1의 C-C선을 따른 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 레일과 사상장치 이동체의 결합상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치(100)는 레일(110)과, 사상장치 이동체(120)와, 그라인더 서포트(130)와, 그라인더 본체(140)와, 그라인더(180) 및 그라인더 모터(161)를 포함하여 이루어진다.
레일(110)은 배관(199)의 원주 방향으로 결합된다. 레일(110)은 후술할 사상장치 이동체(120)의 슬라이딩 가이드하는 기능을 한다. 레일(110)은 다수개의 레일 마디체(110a)(110b)로 이루어지고, 각각의 레일 마디체(110a)(110b)들은 마디 연결부(115)를 통해 분리 가능하게 연결된다. 레일(110)은 배관(199)에 텐션 후크 등으로 고정될 수 있다.
이러한 구성을 통해, 배관의 사이즈에 따라 레일 마디체의 개수를 늘리거나 줄여, 다양한 배관 사이즈에 적절히 용이하게 설치가 가능하다. 상기 레일(110)은 사상장치 이동체(120)가 어떤 위치에서도 배관(199)으로부터 이탈되지 않도록 구성된다. 레일(110)은 배관(199)의 외주면을 감는 형태의 체인 형태로 이루어져, 마디마디로 이루어진 것이며 이 마디수를 조절하여 배관 사이즈별로 적절히 설치될 수 있도록 한 것이다.
사상장치 이동체(120)는 레일(110)에 슬라이딩 가능하게 연결된다. 사상장치 이동체(120)는 레일(110)을 따라 주행 가능하게 구비되는 이동체 휠(112)과, 사상장치 이동 모터(121)와, 사상장치 이동 모터(121)의 회전력을 이동체 휠(112)에 전달하는 이동체 구동 축(113)을 포함한다. 사상장치 이동체(120)에는 그라인더 서포트(130)를 분리 가능하게 결합하는 서포트 고정 홀더(125)가 구비된다.
즉, 사상장치 이동체(120)는 레일(110)과 연결되며 내부에 이동체 휠(112)이 위치하여 레일(110)을 따라 이동하도록 구성된다. 이동체 휠(112)은 이동체 구동 축(113)을 통해 사상장치 이동 모터(121)와 연결되어 구동이 이루어진다. 사상장치 이동체(120)의 상부에는 퀵커플러 형태의 서포트 고정 홀더(125)가 위치하여 후술할 그라인더 서포트(130)와 결합되도록 구성된다.
그라인더 서포트(130)는 사상장치 이동체(120)에 결합되며, 그라인더 본체(140)를 고정 지지한다. 그라인더 서포트(130)는 사상장치 이동체(120)로부터 수직 연장된 형태를 취하며 한 쌍이 배관(199)의 용접부(198)를 사이에 두고 소정 거리 이격되게 배치된다.
그라인더 본체(140)는 사상장치의 메인 프레임과 하우징 기능을 수행하는 것으로서, 한 쌍의 그라인더 서포트(130)의 사이에 결합되어 배관(199)의 원주 방향을 따라 이동가능하게 구성된다.
그라인더(180)는 그라인더 본체(140)에 회전 가능하게 구비되며, 회전축이 배관(199)의 길이 방향과 나란하게 이루어진다. 그라인더 모터(161)는 그라인더(180)에 회전 동력을 제공한다. 상기 그라인더(180)는 복수개로 구비되고, 각각의 그라인더(180)는 배관의 원주 방향을 따라 이격 배열된다.
각각의 그라인더의 회전축은 배관(199)의 길이 방향과 나란하게 이루어지고, 그라인더(180)들이 배관(199)의 곡진 형상에 대응되게 배열된다. 이 경우, 그라인더의 회전축은 그라인더 구동 축(182)이다. 상기 그라인더(180)들은 3개 이상으로 구비되며, 본 실시 예에서는 그라인더가 3개로 구성되었다. 3개의 그라인더(180)는 단일개의 그라인더 모터(161)에 의해 회전된다. 즉, 제1 그라인더(180a), 제2 그라인더(180b) 및 제3 그라인더(180c)는 배관(199)의 곡진 형상을 따라 순서대로 배치된다.
더욱 상세하게는, 상기 그라인더 본체(140)의 내부에는 그라인더 모터(161)에 연결되는 모터 구동 기어(163)와, 모터 구동 기어(163)에 치합되는 아이들 기어(173)와, 아이들 기어(173)에 치합되는 그라인더 구동 기어(183)가 구비된다. 그라인더 구동 기어(183)에 연결된 그라인더 구동 축(182)에는 그라인더(180)가 결합된다.
아이들 기어(173)는 아이들 기어 축(172)에 결합되며, 배관(199)의 표면으로부터 순차로 그라인더 구동 축(182), 아이들 기어 축(172) 및 모터 구동 축(162)이 위치한다. 모터 구동 축(162)은 그라인더 모터(161)의 회전축이며, 모터 구동 축(162)에 모터 구동 기어(163)가 결합되고, 아이들 기어 축(172)에 아이들 기어(173)가 결합되며, 그라인더 구동 축(182)에 그라인더 구동 기어(183)가 결합된다.
이 경우, 도 4를 참조하면 모터 구동 축(162)은 하나이고, 모터 구동 축(162)의 하부에 2개의 아이들 기어 축(172)이 구비되어 2개의 아이들 기어(173)가 모터 구동 기어(163)에 치합된다. 아울러, 아이들 기어 축(172)의 하부에 3개의 그라인더 구동 축(182)이 구비되어 3개의 그라인더 구동 기어(183)가 아이들 기어(173)에 치합된다.
이와 같은 구조로, 모터 구동 축, 아이들 기어 축 및 그라인더 구동 축이 피라미드 형태로 아래로 갈수록 그 개수가 순차로 증가하도록 구성되며, 그라인더를 더 많은 개수로 구성하는 것도 가능하다.
정리하면, 그라인더(180)는 3개로 이루어지고(최소 2개 이상), 배관(199)의 원주 방향으로 주행하면서 용접비드(197)를 배관(199)의 표면(199a)에 대해 평평해지도록 그라인딩을 수행한다. 즉, 도 3과 같이 용접비드의 사상 후 비드 표면(197a)은 배관의 표면(199a)과 나란하여 비드는 배관 표면으로부터 볼록하게 돌출되거나 오목하게 요입되지 않는다.
그라인더를 3개로 구성하고 배관의 원주 방향으로 배열하며 배관의 곡진 형상에 따라 배치함으로써, 안정적이고 사상 효율을 극대화할 수 있으며, 사상장치 이동체(120)도 배관의 곡진 형상에 따라 이동할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 사상장치(120)는 회전 손잡이(131)와, 컨트롤러(196)가 더 구비된다. 상기 사상장치(120)는 사상장치 이동체(120)의 주행을 수동 모드 또는 자동 모드로 선택적으로 설정 가능하게 구성된다.
회전 손잡이(131)는 수동 모드 시 작업자의 손에 파지 가능하게 그라인더 서포트(130)에 구비된다. 수동 모드 시, 그라인더(180)의 위치를 조절한 후 그라인더(180)를 회전 작동시켜 회전 손잡이(131)를 잡고 배관(199)을 중심으로 회전시킬 수 있도록 구성된다.
컨트롤러(196)는 자동 모드 시 입력된 배관 사양에 따라 저장된 시퀀스로 사상작업을 수행하도록 제어하는 기능을 한다. 사상장치를 배관에 설치한 후 컨트롤러(196)에 배관 사양을 입력하고 모드를 설정하면 사상장치(120)는 배관(199)을 중심으로 360°회전하면서 용접비드를 사상한다. 사상장치 이동체(120) 내부에는 사상장치의 이동 거리를 인지하고 조절하는 엔코더가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 사상장치(120)는 그라인더 위치 조정부 및 구동 제어 스위치(150)를 포함한다.
그라인더 위치 조정부는 그라인더(180)를 배관(199)의 용접부(198)를 향해 가압하거나 용접부(198)의 반대 방향으로 가압한다. 그라인더 위치 조정부는 그라인더 서포트(130) 측에 결합되는 제1 자석부(210)와, 그라인더 모터(161) 측에 결합되는 제2 자석부(220)를 구비한다. 제1 자석부(210) 및 제2 자석부(220)는 그라인더의 위치 제어를 수행하기 위한 것으로서, 초전도 자석으로 구성될 수 있다.
아울러, 그라인더 모터(161) 및 그라인더(180)는 그라인더 위치 조정부의 가압 방향으로 직선 이동 가능하게 구성된다. 상기 그라인더 서포트(130)에는 그라인더 모터(161)의 회전축인 모터 구동 축(162)의 직선 이동을 가이드하는 모터 구동축 루트(166)와, 그라인더 모터(161)의 직선 이동을 가이드하는 모터 루트(165)가 구비된다. 그라인더 서포트(130)에는 모터 구동 축(162)이 상하로 움직일 수 있도록 안내하는 모터 구동축 루트(166)가 구성된다.
사상 작업 시 그라인더(180)가 용접비드(197)를 사상하는 힘(아래로 누르는 힘)이 작용하도록 제1 자석부(210)와 제2 자석부(220)는 같은 극이 형성되고, 사상작업이 완료되거나 장치 이동 시에는 제1 자석부(210)와 제2 자석부(220)가 서로 다른 극이 형성되어 그라인더(180)가 사상하는 반대 측으로 이동하도록 한다.
아울러, 그라인더 서포트(130)에는 그라인더 모터(161)가 그라인더 서포트(130)에서 안정적으로 이동할 수 있도록 안내하는 모터 루트(165)가 구비된다.
구동 제어 스위치(150)는 배관(199)과 마주하는 그라인더 본체(140)의 일면에 구비되어, 배관(199)의 표면(199a)에 접촉시 상기 그라인더 모터(161)의 구동을 정지시킨다. 따라서, 용접비드면이 배관면과 동일한 위치까지 사상되면 그라인더를 자동으로 정지시키고 사상장치를 배관의 원주 방향으로 주행할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접비드 사상 장치의 사용 예를 도시한 흐름도이며, 도 9 내지 도 11은 도 8의 사용 예에 따른 사상장치의 설치 과정을 순서대로 도시한 것이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 배관(199)의 사양에 맞게 레일(110)의 길이를 조정한다. 이후에, 사상장치 이동체(120)를 레일(110)에 설치한 후, 그라인더 서포트(130)를 사상장치 이동체(120)에 결합한다. 도 10에서 그라인더 서포트(130)에는 사상장치 이동체(120)에 구비되는 서포트 고정 홀더(125)에 결합되도록 서포트 고정부(137)가 구비된다.
이후에, 그라인더(180)가 용접비드(197)에 접촉되도록 그라인더의 위치를 설정한 후 사상장치를 수동 모드 또는 자동 모드 중에서 선택한다. 수동 모드 시 그라인더(180)를 회전 동작시키고 회전 손잡이(131)로 사상장치를 회전시킨다. 자동 모드 시 배관 사양을 입력하고 저장된 시퀀스대로 사상 작업을 수행한다.
지금까지 본 발명에 따른 배관 용접비드 사상 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 사상 장치
110: 레일 120: 사상장치 이동체
130: 그라인더 서포트 140: 그라인더 본체
150: 구동 제어 스위치 161: 그라인더 모터
180: 그라인더 199: 배관

Claims (12)

  1. 배관(199)의 원주 방향을 따라 이동하는 그라인더 본체(140);
    상기 그라인더 본체(140)에 회전 가능하게 구비되며 회전축이 배관(199)의 길이 방향과 나란하게 이루어지는 그라인더(180);
    상기 그라인더(180)에 회전 동력을 제공하는 그라인더 모터(161);
    상기 그라인더(180)를 배관(199)의 용접부(198)를 향해 가압하거나 용접부(198)의 반대 방향으로 가압하는 그라인더 위치 조정부; 및
    배관(199)과 마주하는 그라인더 본체(140)의 일면에 구비되어 배관(199)의 표면(199a)에 접촉시 상기 그라인더 모터(161)의 구동을 정지시키는 구동 제어 스위치(150)를 포함하며,
    상기 배관(199)의 원주 방향으로 결합되는 레일(110);
    상기 레일(110)에 슬라이딩 가능하게 연결되는 사상장치 이동체(120); 및
    상기 사상장치 이동체(120)에 결합되며 상기 그라인더 본체(140)를 고정 지지하는 그라인더 서포트(130)를 포함하고,
    상기 그라인더 위치 조정부는, 상기 그라인더 서포트(130) 측에 결합되는 제1 자석부(210)와, 상기 그라인더 모터(161) 측에 결합되는 제2 자석부(220)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    각각의 그라인더의 회전축은 배관(199)의 길이 방향과 나란하게 이루어지고, 그라인더(180)들이 배관(199)의 곡진 형상에 대응되게 배열되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 그라인더(180)들은 3개 이상으로 구비되며, 단일개의 그라인더 모터(161)에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 그라인더 모터(161)에 연결되는 모터 구동 기어(163)와, 상기 모터 구동 기어(163)에 치합되는 아이들 기어(173)와, 상기 아이들 기어(173)에 치합되는 그라인더 구동 기어(183)를 구비하고, 상기 그라인더 구동 기어(183)에 연결된 그라인더 구동 축(182)에 그라인더(180)가 결합되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배관(199)의 원주 방향으로 결합되는 레일(110);
    상기 레일(110)에 슬라이딩 가능하게 연결되는 사상장치 이동체(120); 및
    상기 사상장치 이동체(120)에 결합되며 상기 그라인더 본체(140)를 고정 지지하는 그라인더 서포트(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 레일(110)은
    다수개의 레일 마디체(110a)(110b)로 이루어지고, 각각의 레일 마디체(110a)(110b)들이 마디 연결부(115)를 통해 분리 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 사상장치 이동체(120)는, 레일(110)을 따라 주행 가능하게 구비되는 이동체 휠(112)과, 사상장치 이동 모터(121)와, 상기 사상장치 이동 모터(121)의 회전력을 이동체 휠(112)에 전달하는 이동체 구동 축(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 사상장치 이동체(120)에는 그라인더 서포트(130)를 분리 가능하게 결합하는 서포트 고정 홀더(125)가 구비되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 사상장치 이동체(120)의 주행을 수동 모드 또는 자동 모드로 선택적으로 설정 가능하게 구성되고,
    수동 모드 시 작업자의 손에 파지 가능하게 그라인더 서포트(130)에 회전 손잡이(131)가 구비되고,
    사상장치 이동체(120)에 이동 거리를 인지하는 엔코더가 구비되며,
    자동 모드 시 입력된 배관 사양에 따라 저장된 시퀀스로 사상작업을 수행하도록 제어하는 컨트롤러(196)가 구비되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 그라인더 모터(161) 및 그라인더(180)는 상기 그라인더 위치 조정부의 가압 방향으로 직선 이동 가능하게 구성되고,
    상기 그라인더 서포트(130)에는 그라인더 모터(161)의 회전축인 모터 구동 축(162)의 직선 이동을 가이드하는 모터 구동축 루트(166)와, 그라인더 모터(161)의 직선 이동을 가이드하는 모터 루트(165)가 구비되는 것을 특징으로 하는 배관 용접비드 사상 장치.
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