KR102608054B1 - 현장형취형 조정관 재현장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장형취형 조정관 재현장치에 관한 것으로, 서로 회전되게 힌지 결합되는 복수의 베이스프레임; 각 베이스프레임에 이동 가능하게 구비되는 메인조정부 및 서브조정부; 양 베이스프레임의 힌지 결합부에 힌지 결합되는 한편 힌지 결합부로부터 돌출된 외측부가 원호형으로 형성되어 메인조정부 또는 서브조정부가 회전되도록 한 스윙프레임;을 포함하는 조정관 재현장치를 제공한다.

Description

현장형취형 조정관 재현장치{Adjustment pipe reproduction apparatus}

본 발명은 현장형취형 조정관 재현장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관 라인의 성형시 고정관 사이를 연결하기 위한 조정관을 고정관의 형상을 이용하여 정확하고 신속하게 재현하기 위한 현장형취형 조정관 재현장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 블록(block) 단위로 제작 및 설치되는데, 내부 배관 역시 블록 단위로 제작 및 설치되어 최종 건조시 모든 기관이 정상 작동할 수 있도록 배관 라인을 형성하게 된다.

다만, 크기가 큰 대형 선박의 경우와 같이 블록 단위로 각종 기관을 제작하면, 초기 설계에 기초한 제작에 따른 설치 오차가 발생할 수밖에 없고, 배관 라인 역시 그에 따른 오차가 생길 수밖에 없다.

그러나, 배관 라인 형성시 각종 기관을 연결하는 긴 길이의 고정관(fixed pipe)은 초기 설계 도면대로 제작 및 설치하고, 각 고정관 사이를 단절시켜 여유를 둠으로써, 각종 기관의 설치 오차를 극복할 수 있다. 이때, 각 고정관 사이를 연결해주는 상대적으로 짧은 길이의 조정관(adjustment pipe)을 후작업을 통해 제작하여 설치하게 된다.

이러한 조정관의 제작 방법은 크게 3가지로 구분되는데, 현물 이용법과 지그 이용법 및 계측 재현법이 있다. 이러한 조정관의 제작 방법 중에서도 최근에는 쉽고 간단하게 조정관을 제작할 수 있고 물류 이동을 줄여 생산비를 감소시킬 수 있는 계측 재현법이 각광을 받고 있다.

계측 재현법은 한 쌍의 고정관 사이에 형성될 조정관의 형성요소를 측정장치를 이용하여 측정하고, 측정된 값을 조정관 재현장치에 입력하여 재현하게 된다. 이렇게 제작된 조정관을 현장에 가지고 가서 설치하게 되는 것이다.

계측 재현법에서 한 쌍의 고정관 사이를 연결하는 조정관의 형성요소는 파이프의 길이, 플랜지의 면각, 플랜지의 볼트홀의 위치, 배관 라인의 단차 등 4가지로 구분할 수 있다.

따라서, 조정관의 계측방법에는 위 4가지 요소를 모두 포함해야 하며, 표현방법으로는 상대적인 3차원 좌표로 나타내는 방법, 각도와 길이로 나타내는 방법, 길이로써 나타내는 방법 및 각도로서 나타내는 방법 등이 있다.

한편, 위에서 설명한 바와 같이, 선박의 건조과정은 블록 단위로 제작 및 설치되는데, 각 부재들이 조립되어 소블록을 형성하고, 소블록은 다시 중블록 및 대블록으로 조립되어 도크로 운반된 후 탑재되어 조립된다.

이러한 건조과정을 거치는 선박에는 다수의 배관 라인이 설치되며, 다수의 배관 라인은 블록 단위로 제작되어 탑재되나 각 블록에 장착된 배관 라인을 연결하는 이음용 배관인 조정관(adjustment pipe)은 후작업을 통해 제작하여 설치하게 된다.

즉, 조정관은 연결하고자 하는 양 배관 사이의 거리 또는 각도가 상이하게 배치된 두 배관 사이를 연결하기 위한 배관이고, 이러한 조정관은 그 형상에 따라 직관과 곡관(또는 엘보관), 티(tee)관 등으로 구분되며, 곡관의 굽은 각도는 90도 내지 135도 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

그러나, 각 블록에 장착된 배관라인은 블록이 조립되는 경우 두 배관 간의 높이 차이 및 두 배관 사이의 거리 또는 각도가 틀어지는 경우가 빈번히 발생하게 된다.

따라서, 두 배관 사이를 조정관으로 연결하기 위해서는 조정관의 양측 단부와 맞닿게 되는 배관의 길이방향으로 여유를 두어 조정관의 양측 단부를 절단하여 최종적으로 조정관의 양측 단부를 양 배관에 맞대기 용접을 통하여 조정관의 설치작업을 완료하였다.

이 경우, 두 배관이 3차원적으로 틀어져 있는 경우에는 이에 설치될 조정관이 해당 3차원 형상에 맞도록 파이프를 절단하는 작업은 매우 어려워지게 되고, 현장에서는 반복적인 계측 및 절단 작업을 진행하면서 조정관이 정확히 설치되는지 확인 작업을 거쳐야 하므로 절단시수 초과에 따른 설치공정이 지연되는 단점이 있다.

이에, 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1977555호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에서 조정관이 설치될 고정관의 형상을 회전각, 거리 데이터로 계측하고 계측된 결과를 이용하여 틀어진 각도 및 길이 등을 감안하여 조정관 형상을 정확하고 빠르게 재현할 수 있는 범용 조정관 재현장치를 제안하였다.

하지만, 선행기술문헌에 개시된 범용 조정관 재현장치는, "Ｔ"자 형태로 구비된 각 조정부의 플랜지판을 각 기둥의 상하좌우에 구비된 각 나사부를 통해 기울어진 상태로 조정하는 수동형 재현장치이다.

이러한 수동형 재현장치는 대형이면서 고중량의 현장형취형 조정관의 플랜지 조립을 위한 작업을 수행하는데 이용되고 있는데, 그 이유는 대형(80A∼700A급)·고중량물(최대 500㎏급)의 비정형 곡관(엘보우, Ｔ자 관, 레듀서(Eccentric or Concentric Reducer) 등) 조정관과 플랜지의 정밀한 조립이 이루어지도록 두 부품을 강건하게 지지한 후, 작업자가 태그(tag) 용접을 하여 조정관 제작 작업을 수행하기 때문이다.

이에, 종래의 수동형 재현장치는 조정관과 플랜지의 상호 간 정확한 위치와 방향을 유지시키기 위해 정밀한 핸들을 구비하고, 비정형 곡관을 처리하기 위해 Ｔ 구조의 프레임을 갖는 3개의 플랜지판을 구비하고 있다.

하지만, 종래의 수동형 재현장치는 조정관과 각 플랜지판의 위치 정보 입력을 수작업에 의한 작업자의 핸들 조작으로 수동형 재현장치를 작동시키게 되는데, 이러한 작동이 수작업으로만 이루어짐에 따라 조작 변수가 너무 많아 작업에 어려움이 있고, 이로 인해 작업자의 숙련도에 따라 제작 시간 및 제품의 품질이 일정치 않아 생산성 및 품질 저하가 빈번히 발생되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1977555호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 재현장치를 이루는 조정부를 간소화함과 더불어 조정부의 위치를 가변시킬 수 있도록 구성하고, 각 조정부의 플랜지판을 전동으로 정밀 제어할 수 있도록 구성하여, 조정관을 정밀하면서도 신속하게 재현할 수 있고, 작업자의 숙련도와는 무관하게 생산되는 조정관의 품질을 일정하게 유지할 수 있으며, 조정관의 제작 시간을 단축할 수 있도록 한 현장형취형 조정관 재현장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장형취형 조정관 재현장치는, 조정관을 재현하기 위한 조정관 재현장치로서, 서로 회전되게 힌지 결합되는 복수의 베이스프레임; 각 베이스프레임에 이동 가능하게 구비되는 메인조정부 및 서브조정부; 양 베이스프레임의 힌지 결합부에 힌지 결합되는 한편 힌지 결합부로부터 돌출된 외측부가 원호형으로 형성되어 메인조정부 또는 서브조정부가 회전되도록 한 스윙프레임;을 포함하는 조정관 재현장치를 특징으로 한다.

그리고, 스윙프레임은 양 베이스프레임 중 일측 베이스프레임의 하부에 구비되어 메인조정부 또는 서브조정부가 이의 베이스프레임과 함께 회전되도록 구비될 수 있으므로, 이의 구조를 간소화할 수 있게 된다.

게다가, 메인조정부 또는 서브조정부에는 스윙용 서보모터가 구비되고, 스윙용 서보모터와 스윙프레임은 랙과 피니언의 기어수단으로 결합되어 구비될 수도 있다.

한편, 메인조정부 및 서브조정부는 각각의 베이스프레임에서 이동되게 구비되는 기둥; 기둥의 전방에 구비되어 제자리 회전 및 상하, 좌우 방향으로 기울어짐이 가능한 플랜지판; 기둥의 후방에 구비되어 플랜지판의 기울기에 따라 연동되면서 밸런스를 유지하는 밸런스블록; 플랜지판과 밸런스블록 사이를 연결하도록 구비되어 플랜지판과 밸런스블록을 동기화시키는 연결샤프트;를 포함할 수 있다.

그리고, 연결샤프트는 그 양측 단부가 플랜지판과 밸런스블록에 유니버셜 조인트로 연결되어 구비될 수 있다.

또한, 플랜지판의 일면에는 고정블록이 결합 고정되어 구비되고, 고정블록에는 상대 회전 가능하게 결합되는 지지블록이 구비되며, 지지블록에는 연결샤프트가 유니버셜 조인트로 연결되어 구비되는 한편 지지블록에는 플랜지판을 제자리 회전시키는 회전용 서보모터가 더 구비될 수도 있다.

게다가, 플랜지판과 마주하는 기둥의 일면에는 힌지축이 돌출되게 구비되고, 힌지축은 그 선단부가 지지블록과 유니버셜 조인트로 결합되어, 플랜지판이 힌지축 상에서 상하, 좌우 방향으로 기울어질 수 있도록 구비될 수 있다.

이와 더불어, 메인조정부 또는 서브조정부 중 적어도 어느 하나의 조정부에는 승강장치가 구비되되, 승강장치는 기둥의 하부에 구비되어 베이스프레임에서 이동되는 지지판; 지지판에 고정되게 구비되는 승강용 서보모터; 승강용 서보모터에 의해 회전 구동되는 구동기어; 구동기어와 치합되어 연동 회전되는 피동기어; 지지판에 구비되어 피동기어와 연동 회전되는 스크류축; 기둥에 고정되게 구비되는 한편 스크류축에 결합되어 스크류축의 회전시 상하로 이동되는 이동블록;을 포함하여, 지지판에서 기둥을 상하로 이동시킬 수 있도록 구비될 수 있다.

또한, 밸런스블록은 기둥과 마주하는 면의 상,하측에서 기둥을 향해 돌출되는 상하 힌지브라켓이 구비되고, 기둥은 밸런스블록과 마주하는 면의 좌,우측에서 밸런스블록을 향해 각각 돌출되는 좌우 힌지브라켓이 구비되며, 상하 힌지브라켓 및 좌우 힌지브라켓 사이에는 각 힌지브라켓과 회전 가능하게 결합되는 힌지블록이 구비되어, 밸런스블록은 기둥을 기준으로 상하 및 좌우 방향으로 회전되어 기울어지게 구비될 수 있다.

게다가, 상하 힌지브라켓 및 좌우 힌지브라켓에는 각각의 기울기 조절장치가 구비되되, 상하 기울기 조절장치는 좌우 힌지브라켓 중 일측에 고정된 상태로 힌지블록과 연결되게 구비되어 힌지블록 및 상하 힌지브라켓을 상하 방향으로 회전시키는 상하 조절용 서보모터를 포함하고, 좌우 기울기 조절장치는 상하 힌지브라켓 중 일측에 고정된 상태로 힌지블록과 연결되게 구비되어 상하 힌지브라켓과 같이 좌우 방향으로 회전되는 좌우 조절용 서보모터를 포함할 수도 있다.

본 발명의 현장형취형 조정관 재현장치에 따르면, 재현장치의 조정부를 메인조정부와 서브조정부로 구비함과 더불어 서브조정부를 메인조정부와 동일선상 또는 직교되는 위치로 스윙시킬 수 있도록 구비하고, 메인조정부와 서브조정부의 플랜지판을 전동으로 정밀 제어할 수 있도록 구비함으로써, 조정관을 정밀하면서도 신속하게 재현할 수 있고, 이에 작업자의 숙련도와는 무관하게 생산되는 조정관의 품질을 일정하게 유지할 수 있으며, 조정관의 제작 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조정관 재현장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재현장치의 베이스프레임과 스윙프레임을 도시한 분리도이다.
도 3은 본 발명에 따른 재현장치에 구성되는 서브조정부를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 서브조정부에 구성되는 승강장치를 도시한 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 재현장치로 조정관을 재현하는 작동도로서, 도 5a 및 도 5b는 티(tee)관의 조정관을 재현하는 과정의 작동도이고, 도 6은 직관의 조정관을 재현하는 과정의 작동도이며, 도 7은 레듀서의 조정관을 재현하는 과정의 작동도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 현장형취형 조정관 재현장치와 이에 구성되는 각 구성들 및 작동 상태를 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 현장형취형 조정관 재현장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 베이스프레임(210)(210a)과, 각 베이스프레임(210)(210a)에서 직선 이동되는 한편 제자리 회전(자전) 및 기울어짐이 가능한 플랜지판(240)(240a)을 갖는 메인조정부(200) 및 서브조정부(200a)를 포함한다.

베이스프레임은 도 1 및 도 2에서와 같이, 메인조정부(200)의 베이스프레임(210)과 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a)이 서로 회전되도록 힌지 결합되어 구비되고, 양 베이스프레임(210)(210a)의 힌지 결합부에는 스윙프레임(110)이 힌지 결합되어 구비된다.

이러한 양 베이스프레임(210)(210a)은 직선형의 프레임으로 형성되고, 서로 마주하는 단부에는 상호 힌지 결합을 위한 힌지브라켓(211)(211a)이 돌출 형성된다. 이때, 양 베이스프레임 중 어느 한쪽의 베이스프레임에는 단일의 힌지브라켓이 형성되고, 나머지 한쪽의 베이스프레임에는 복수의 힌지브라켓이 형성되어, 양 힌지브라켓(211)(211a)이 도 1에서와 같이 서로 겹쳐진 상태로 힌지 결합되게 구비된다.

한편, 본 실시예에서는 도 2에서와 같이, 메인조정부(200)의 베이스프레임(210)에는 단일의 힌지브라켓(211)이, 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a)에는 복수의 힌지브라켓(211a)이 구비된 것을 일례로 예시하나, 이에 국한되거나 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

스윙프레임(110)은 곡선형 즉 원호형의 프레임이 형성되고, 원호의 중심이 양 베이스프레임(210)(210a)의 힌지 결합부에 힌지 결합되어 구비된다.

이를 위해, 스윙프레임(110)의 중심에는 도 2에 도시된 바와 같이, 힌지축(115)이 상방으로 돌출 형성되고, 힌지축(115)의 상부에는 외경이 단차진 단턱부(116)가 형성된다. 이로써, 힌지축(115)에는 서브조정부(200a)의 힌지브라켓(211a) 중 하부 힌지브라켓이 끼워져 구비되고, 단턱부(116)에는 상부 힌지브라켓이 안착되어 구비됨으로써 상하 힌지브라켓(211a)은 일정 간격을 유지한 채로 구비되며, 상하 힌지브라켓(211a) 사이의 힌지축(115)에는 메인조정부(200)의 힌지브라켓(211)이 끼워져 구비됨으로써 양 조정부(200)(200a)의 베이스프레임(210)(210a)은 큰 저항없이 원활히 상대 회전될 수 있게 구비된다.

한편, 상기와 같은 스윙프레임(110)에는 힌지축(115)에서 외측으로 돌출된 다수의 연결프레임(114)이 방사상으로 구비되고, 이 연결프레임(114)에는 힌지축(115)을 중심으로 근거리에는 원호 형상의 이너프레임(111)이 고정되게 구비되며, 원거리에는 원호 형상의 아우터프레임(112)이 고정되게 구비된다.

이러한 이너프레임(111)과 아우터프레임(112)은 동일한 곡률을 갖는 원호 형상으로 형성되어 평행하게 구비되어, 후술될 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a)과 LM 가이드를 매개로 이동 가능하게 결합된다.

게다가, 아우터프레임(112)의 외측면에는 랙기어(113)가 형성되고, 랙기어(113)에는 후술될 스윙용 서보모터(610a)의 구동기어(611a)가 치합되게 구비된다.

또한, 상기와 같은 스윙프레임(110)은 메인조정부(200)의 베이스프레임(210) 또는 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a) 하부에 구비되어, 메인조정부(200) 또는 서브조정부(200a)가 이의 베이스프레임(210)(210a)과 함께 회전되도록 구비된다.

한편, 본 실시예에서는 스윙프레임(110)이 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a) 하부에 구비된 것을 일례로 예시하나, 이에 국한되거나 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

이러한 스윙프레임(110)은 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a) 하부에서 90도 각도를 이루도록 구비됨으로써, 서브조정부(200a)를 메인조정부(200)에 대해 90도로 회전시켜 그 위치를 가변시킬 수 있도록 구비된다. 즉, 스윙프레임(110)을 따라 회전되는 서브조정부(200a)는 메인조정부(200)와 동일선상으로 위치되거나 또는 직교되게 위치되어 구비될 수 있다.

그리고, 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a)에는 서브조정부(200a)를 90도로 자동 회전시키기 위한 스윙수단이 구비되는 바, 스윙수단은 서브조정부(200a)의 베이스프레임(210a)에 고정되게 구비되는 스윙용 서보모터(610a)와, 스윙용 서보모터(610a)의 하단부에 구비되어 아우터프레임(112)의 랙기어(113)와 치합되는 구동기어(611a)(피니언기어)를 포함한다.

이러한 스윙용 서보모터(610a)는 자체적인 속도조절로 서브조정부(200a)의 회전을 정밀 제어할 수도 있지만, 감속기를 매개로 아우터프레임(112)의 랙기어(113)와 연결됨으로써 서브조정부(200a)의 회전을 더욱 정밀히 제어할 수 있다.

메인조정부(200)와 서브조정부(200a)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 베이스프레임(210)(210a)에서 이동되게 구비되는 기둥(230)(230a)과, 기둥(230)(230a)의 전방에 구비되어 제자리 회전 및 상하, 좌우 방향으로 기울어짐이 가능한 플랜지판(240)(240a)과, 기둥(230)(230a)의 후방에 구비되어 플랜지판(240)(240a)의 기울기에 따라 연동되면서 밸런스를 유지하는 밸런스블록(300)(300a)과, 플랜지판(240)(240a)과 밸런스블록(300)(300a) 사이를 연결하도록 구비되어 플랜지판(240)(240a)과 밸런스블록(300)(300a)을 동기화시키는 연결샤프트(320)(320a)를 포함한다.

여기서, 본 실시예에 따른 메인조정부와 서브조정부를 설명함에 있어, 도 3에서는 메인조정부의 특징을 그대로 포함하고 있는 서브조정부를 예시하여 설명함으로써 메인조정부의 설명을 갈음하기로 하고, 메인조정부에 대한 도면번호는 괄호 안에 표기하기로 한다.

기둥(230)(230a)은 베이스프레임(210)(210a) 위에 직선 이동 가능하게 구비된 지지판(220)(220a) 위에 수직하게 세워지는 중공의 사각기둥으로 구비될 수 있고, 그 상단부에는 기둥(230)(230a)을 관통하는 힌지축(280)(280a)이 구비된다. 이러한 힌지축(280)(280a)의 전단부에는 후술될 플랜지판(240)(240a)이 유니버셜 조인트로 상하좌우로 기울어질 수 있도록 결합되고, 힌지축(280)(280a)의 후단부에는 후술될 밸런스블록(300)(300a)이 힌지브라켓(311)(311a)(312)(312a)으로 상하좌우로 기울어질 수 있도록 결합된다.

플랜지판(240)(240a)은 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 두께의 원판으로 형성되고, 그 중심부에는 기둥(230)(230a)의 고정된 힌지축(280)(280a)이 유니버셜 조인트로 결합되어 구비된다.

이로써, 플랜지판(240)(240a)은 힌지축(280)(280a)을 기준으로 제자리 회전될 뿐만 아니라 힌지축(280)(280a)에서 각각 x,y축 방향을 기준으로 상하 및 좌우 방향으로 틸팅되어 기울어질 수 있게 된다.

즉, 상기와 같은 플랜지판(240)(240a)은 그 중심부에 구비된 힌지축(280)(280a)에서 제자리 회전되면서 롤링각을 재현할 수 있고, 힌지축(280)(280a)에서 상하 방향으로 틸팅되어 기울어지는 면각을 재현할 수 있으며, 기둥(230)(230a)의 축방향(Z축 방향)을 기준으로 힌지축(280)(280a)에서 좌우 방향으로 틸팅되어 회전되는 요잉각을 재현할 수 있다.

한편, 상기와 같은 플랜지판(240)(240a)에는 플랜지판(240)(240a)의 제자리 회전(롤링각) 및 기울어짐(면각, 요잉각)을 가능케 하는 힌지수단이 구비되고, 힌지수단은 고정블록(250)(250a)과 지지블록(260)(260a) 및 힌지축(280)(280a)을 포함한다.

고정블록(250)(250a)은 링형상의 원판으로 형성되어 플랜지판(240)(240a)의 후면(기둥(230)(230a)과 마주하는 면)에 결합 고정되고, 고정블록(250)(250a)의 외주면에는 기어부(미도시)가 원주 방향을 따라 구비된다.

이러한 고정블록(250)(250a)의 후면에는 베어링을 매개로 하여 지지블록(260)(260a)이 상대 회전 가능하게 결합되어 구비된다.

지지블록(260)(260a)은 링형상의 원판으로 형성되되, 그 전면(플랜지판(240)(240a)을 향하는 면)에는 중공의 허브축이 돌출 형성되고, 허브축의 내부에는 힌지축(280)(280a)의 전단부가 삽입되어 유니버셜 조인트로 결합되어 구비된다.

따라서, 기둥(230)(230a)에 고정된 힌지축(280)(280a)에 의해 지지블록(260)(260a)은 플랜지판(240)(240a)과는 달리 회전 불가한 상태로 구비됨과 동시에 힌지축(280)(280a)과의 유니버셜 조인트에 의해 힌지축(280)(280a)에서 상하 및 좌우로 틸팅되어 기울어지게 되므로 플랜지판(240)(240a) 역시도 지지블록(260)(260a)과 같이 일체로 틸팅되어 기울어지게 된다.

그리고, 지지블록(260)(260a)의 후면(기둥(230)(230a)을 향하는 면)에는 판상의 조인트블록(270)(270a)이 결합 고정되어 구비되고, 조인트블록(270)(270a)의 상하좌우 측에는 외측으로 돌출된 조인트부(271)(271a)가 형성되어, 후술될 연결샤프트(320)(320a)의 전단부와 유니버셜 조인트로 결합되게 구비된다.

또한, 플랜지판(240)(240a)의 표면에는 복수의 볼트홀(241)(241a)이 방사상으로 천공되어 구비되고, 방사상으로 천공된 각 열의 볼트홀(241)(241a)은 재현하고자 하는 조정관의 규격에 따라 다양한 규격으로 제각각 천공되어 구비된다. 이로써, 볼트홀(241)(241a)의 규격대로 여러 개로 구비되던 기존의 플랜지판을 하나의 플랜지판(240)(240a)으로 통일하여 대체할 수 있게 된다.

그리고, 플랜지판(240)(240a)의 각 규격별 볼트홀(241)(241a)에는 볼트홀(241)(241a)을 정위치로 위치시키기 위한 기준홀(미도시)이 구비되고, 이 기준홀은 같은 규격의 볼트홀(241)(241a)이 2열로 나열되는 점을 감안할 때 2열의 볼트홀(241)(241a) 사이마다 구비되는 것이 바람직하다.

이로써, 플랜지판(240)(240a)의 볼트홀(241)(241a)을 수평계를 이용하여 정위치시키던 기존의 방식에서 벗어나 본 발명에서는 플랜지판(240)(240a)의 볼트홀(241)(241a)을 기준홀을 이용하여 간편하면서도 신속하게 정위치시켜 조정관을 보다 정확히 재현할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 플랜지판(240)(240a)의 기준홀에 대응한 기둥(230)(230a)에는 기준홀을 관통하여 결합되는 기준봉(미도시)이 각각 구비될 수 있고, 이에 기준봉이 플랜지판(240)(240a)의 기준홀에 관통 결합됨에 따라 플랜지판(240)(240a)의 볼트홀(241)(241a)을 조정관에 정위치로 위치 고정시킬 수 있게 된다.

한편, 지지블록(260)(260a)에는 플랜지판(240)(240a)을 힌지축(280)(280a) 상에서 제자리 회전시키는 회전장치가 더 구비된다.

이러한 회전장치는 지지블록(260)(260a)의 외주 측에 고정되게 구비되는 회전용 서보모터(290)(290a)를 포함하고, 회전용 서보모터(290)(290a)는 고정블록(250)(250a)과 기어수단으로 연결되어 고정블록(250)(250a)을 통해 플랜지판(240)(240a)을 힌지축(280)(280a)에서 제자리 회전시키도록 구비된다.

이때, 회전용 서보모터(290)(290a)와 고정블록(250)(250a)의 헬리컬 기어수단으로 연결되게 구비되어 회전장치의 작동시 플랜지판(240)(240a)의 백래시(backlash)를 방지하게 됨으로써, 신속하면서도 정밀한 동력전달과 응답력을 기대할 수 있게 된다.

밸런스블록(300)(300a)은 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 두께를 갖는 "+"자 형상의 플레이트로 형성되고, 외측으로 돌출된 상하좌우 측부에는 조인트부(301)(301a)가 형성된다. 이 조인트부(301)(301a)에는 후술될 연결샤프트(320)(320a)의 후단부가 유니버셜 조인트로 결합되어 구비된다.

이러한 밸런스블록(300)(300a)은 기둥(230)(230a)의 후면으로 돌출된 힌지축(280)(280a)의 후단부와 힌지브라켓(311)(311a)(312)(312a) 및 힌지블록(310)(310a)을 매개로 틸팅(기울어짐) 가능하게 연결되어 구비된다.

특히, 힌지브라켓은 상하 힌지브라켓(311)(311a)과 좌우 힌지브라켓(312)(312a)으로 나뉘어 구비되고, 상하 힌지브라켓(311)(311a)은 밸런스블록(300)(300a)의 상,하측에서 기둥(230)(230a)을 향해 돌출되게 구비되며, 좌우 힌지브라켓(312)(312a)은 기둥(230)(230a)의 후방으로 돌출된 힌지축(280)(280a)의 좌,우측에서 밸런스블록(300)(300a)을 향해 돌출되게 구비된다.

그리고, 서로 마주하는 방향으로 돌출된 상하 힌지브라켓(311)(311a)과 좌우 힌지브라켓(312)(312a)이 이루는 내부 공간에는 힌지블록(310)(310a)이 구비된다.

힌지블록(310)(310a)은 육면체의 블록으로 형성되고, 그 상하좌우 측면에는 각각 상하 힌지브라켓(311)(311a)과 좌우 힌지브라켓(312)(312a)이 회전 가능하게 결합되어 구비된다.

이로써, 상하 힌지브라켓(311)(311a)은 힌지블록(310)(310a)과 함께 좌우 힌지브라켓(312)(312a)을 축으로 상하로 회전될 수 있고, 좌우 힌지브라켓(312)(312a)은 힌지블록(310)(310a)과 함께 상하 힌지브라켓을 축으로 좌우로 회전될 수 있다.

한편, 상기와 같은 상하 힌지브라켓(311)(311a) 및 좌우 힌지브라켓(312)(312a)에는 상하 기울기 조절장치와 좌우 기울기 조절장치가 각각 구비된다.

상하 기울기 조절장치는 좌우 힌지브라켓(312)(312a) 중 어느 한쪽에 고정되게 구비되는 상하 조절용 서보모터(340)(304a)를 포함하고, 상하 조절용 서보모터(340)(340a)는 좌우 힌지브라켓(312)(312a)을 관통한 상태로 힌지블록(310)(310a)에 연결되어, 상하 조절용 서보모터(340)(340a)의 작동시는 좌우 힌지브라켓(312)(312a)을 축으로 힌지블록(310)(310a) 및 상하 힌지브라켓(311)(311a), 밸런스블록(300)(300a)이 상하로 회전되어 틸팅된다.

또한, 좌우 기울기 조절장치는 상하 힌지브라켓(311)(311a) 중 어느 한쪽에 고정되게 구비되는 좌우 조절용 서보모터(330)(330a)를 포함하고, 좌우 조절용 서보모터(330)(330a)는 상하 힌지브라켓(311)(311a)을 관통한 상태로 힌지블록(310)(310a)에 연결되어, 좌우 조절용 서보모터(330)(330a)의 작동시는 힌지블록(310)(310a)의 축으로 상하 힌지브라켓(311)(311a) 및 밸런스블록(300)(300a)이 좌우로 회전되어 틸팅된다. 이때, 좌우 조절용 서보모터(330)(330a) 역시도 상하 힌지브라켓(311)(311a)과 같이 좌우로 회전된다.

그리고, 상기와 같은 상하, 좌우 조절용 서보모터(330)(330a)(340)(340a)는 각각의 감속기가 설치되어 구비될 수 있다.

한편, 상기와 같이 기둥(230)(230a)을 기준으로 각각 전,후에 구비되는 플랜지판(240)(240a)과 밸런스블록(300)(300a)은 연결샤프트(320)(320a)로 연결되어 구비됨으로써 플랜지판(240)(240a)의 틸팅시 밸런스블록(300)(300a)이 플랜지판(240)(240a)과 동기되어 회전되면서 플랜지판(240)(240a)을 견고히 지지할 수 있게 된다.

이를 위해, 연결샤프트(320)(320a)는 플랜지판(240)(240a) 및 밸런스블록(300)(300a)의 상하좌우 측에 각각 구비되고, 연결샤프트(320)(320a)의 전,후 양단부에는 각각 플랜지판(240)(240a) 후면의 조인트블록(270)(270a)과 밸런스블록(300)(300a)의 각 조인트부(271)(271a)(301)(301a)와 각각 유니버셜 조인트로 연결되어 구비된다.

따라서, 상기와 같이 구비되는 연결샤프트(320)(320a)에 의해 플랜지판(240)(240a)은 밸런스블록(300)(300a)과 동기되어 상하 및 좌우로 회전되어 틸팅된다.

또한, 상기와 같은 조정부 중 서브조정부(200a)에는 승강장치(500a)가 더 구성됨으로써, 메인조정부(200)의 플랜지판(240)이 4축 방향으로 유동되는 반면에, 서브조정부(200a)의 플랜지판(240a)은 6축 방향으로 유동되게 구비된다.

즉, 메인조정부(200)의 플랜지판(240)은 롤링각, 면각, 요잉각 방향으로 회전됨과 더불어 베이스프레임(210)에서 직선 이동되지만, 서브조정부(200a)의 플랜지판(240a)은 메인조정부(200)의 4축 방향과 더불어 전술한 스윙장치(600a)에 의한 스윙, 후술될 승강장치(500a)에 의한 승강 이동이 더 추가되어 6축 방향으로 유동되는 것이다.

한편, 상기와 같은 승강장치(500a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 서브조정부(200a)의 지지판(220a)에 고정되게 구비되는 승강용 서보모터(510a)와, 승강용 서보모터(510a)에 의해 회전 구동되는 구동기어(511a)와, 구동기어(511a)와 치합되어 연동 회전되는 피동기어(512a)와, 지지판(220a)에 회전 가능하게 구비되어 피동기어(512a)와 연동 회전되는 스크류축(520a)과, 기둥(230a)에 고정되게 구비되는 한편 스크류축(520a)에 결합되어 스크류축(520a)의 회전시 상하로 이동되는 이동블록(521a)을 포함한다.

이로써, 승강용 서보모터(510a)가 구동되면, 스크류축(520a)이 지지판(220a) 상에서 공회전되고, 이에 결합된 이동블록(521a)이 스크류축(520a)을 따라 상승되거나 하강되면서 서브조정부(200a)의 기둥(230a)을 상하로 이동시킴에 따라 기둥(230a)에 구비된 플랜지판(240a)이 상하로 이동된다.

이때, 승강용 서보모터(510a)를 감속기를 매개로 구비됨이 바람직하고, 구동기어(511a)와 피동기어(512a)는 감속비를 갖도록 구비됨이 바람직하다.

그리고, 서브조정부(200a)의 지지판(220a)과 기둥(230a) 사이에는 한쌍의 LM 가이드(530)가 구비되어, 지지판(220a) 상에서 승강되는 기둥(230a)을 안전하게 가이드하게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 현장형취형 조정관 재현장치의 작동관계를 설명한다.

먼저, 메인조정부(200)와 서브조정부(200a)의 각 플랜지판(240)(240a)에 각 규격별로 형성된 볼트홀(241)(241a) 중 재현하고자 하는 조정관의 규격에 맞는 볼트홀(241)(241a)을 정위치시키고, 이 과정은 회전용 서보모터(290)(290a)에 의한 플랜지판(240)(240a)의 롤링각 제어를 통해 이뤄진다.

그리고, 볼트홀(241)(241a)이 정위취된 플랜지판(240)(240a)은 각각의 조절용 서보모터(330)(330a)(340)(340a)를 통해 플랜지판(240)(240a)의 면각을 재현하고자 하는 조정관 단부의 각도와 정확히 일치되게 기울여 재현하게 된다.

이 상태에서 티형 조정관을 재현하는 경우는 설명하면, 메인조정부(200)와 서브조정부(200a)가 초기에는 도 5a의 상부 도면과 같이 동일선상에서 일정 거리 떨어져 있다가 도 5a의 하부 도면과 같이 양 조정부(200)(200a)가 각각 조정관에 플랜지를 설치하기 위한 위치로 자동 이동되어 위치된다.

이후, 양 조정부(200)(200a)의 플랜지판(240)(240a)에 플랜지를 설치한 후, 메인조정부(200)는 도 5b의 상부 도면과 같이 일정 거리 후진되어 양 조정부(200)(200a) 사이에 조정관을 끼울 수 있는 공간을 확보하게 된다.

이 상태에서 서브조정부(200a)의 플랜지판(240a)에 구비된 플랜지를 조정관의 일단부에 맞춰 설치한 후, 후진돼 있던 메인조정부(200)가 다시 전진 이동되면서 메인조정부(200)의 플랜지판(240)에 구비된 플랜지를 조정관의 타단부에 맞춰 설치한다.

이와 같이 티형 조정관의 양단부에 플랜지의 설치가 완료된 후에는 서브조정부(200a)가 스윙용 서보모터(610a)와 스윙프레임(110)에 의해 도 5b의 하부 도면과 같이 티형 조정관의 수직관 측으로 이동되고, 이 상태에서 전술한 작동과 동일한 작동으로 티형 조정관의 수직관에도 플랜지를 설치하여 고정하게 된다.

한편, 상기와 같은 티형 조정관을 재현하는 과정을 통해 엘보우형 조정관도 동일하게 재현할 수 있으나, 다만 양 조정부(200)(200a)의 초기 위치가 티형 조정관의 재현과는 달리 서로 직교된 위치로 구비된 상태에서 전술한 재현과정과 같이 엘보우형 조정관의 재현이 이루어지게 된다.

게다가, 상기와 같은 티형 조정관의 재현과정을 통해 도 6 및 도 7에 도시된 기본 형태인 직관 형태의 조정관과, 레듀서 형태의 조정관도 같은 방법으로 재현할 수 있다.

다만, 레듀서 형태의 조정관 재현시는 도 7의 상부 도면에서와 같이 서브조정부(200a)에 구성된 승강장치(500a)를 통해 플랜지판(240a)의 상하 높이를 재현하고자 하는 조정관 단부의 높이와 일치되게 조절한 상태에서 전술한 재현과정과 같이 재현이 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명의 조정관 재현장치(100)는 서브조정부(200a)를 메인조정부(200)에 대해 동일선상 또는 직교되는 위치로 회전시켜 그 위치를 가변시킴으로써 재현장치(100)의 구성을 간소화할 수 있고, 수작업에 의한 조작 오차를 사전에 배제함으로써 조정관을 신속하면서도 정밀하게 재현할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 재현장치 110 : 스윙프레임
111 : 이너프레임 112 : 아우터프레임
113 : 랙기어 114 : 연결프레임
115 : 힌지축 116 : 단턱부
200,200a : 조정부 210,210a : 베이스프레임
211,211a : 힌지브라켓 220,220a : 지지판
230,230a : 기둥 240,240a : 플랜지판
241,241a : 볼트홀 250,250a : 고정블록
260,260a : 지지블록 270,270a : 조인트블록
271,271a : 조인트부 280,280a : 힌지축
290,290a : 회전용 서보모터 300,300a : 밸런스블록
301,301a : 조인트부 310,310a : 힌지블록
311,311a : 상하 힌지브라켓 312,312a : 좌우 힌지브라켓
320,320a : 연결샤프트
330,330a,340,340a : 조절용 서보모터 500a : 승강장치
510a : 승강용 서보모터 511a : 구동기어
512a : 피동기어 520a : 스크류축
521a : 이동블록 530 : 가이드
600a : 스윙장치 610a : 스윙용 서보모터
611a : 구동기어

Claims (10)

1. 조정관을 재현하기 위한 조정관 재현장치로서,
   서로 회전되게 힌지 결합되는 복수의 베이스프레임;
   각 베이스프레임에 이동 가능하게 구비되는 메인조정부 및 서브조정부;
   양 베이스프레임의 힌지 결합부에 힌지 결합되는 한편 힌지 결합부로부터 돌출된 외측부가 원호형으로 형성되어 메인조정부 또는 서브조정부가 회전되도록 한 스윙프레임;을 포함하되,
   메인조정부 및 서브조정부는 각각의 베이스프레임에서 이동되게 구비되는 기둥;
   기둥의 전방에 구비되어 제자리 회전 및 상하, 좌우 방향으로 기울어짐이 가능한 플랜지판;
   기둥의 후방에 구비되어 플랜지판의 기울기에 따라 연동되면서 밸런스를 유지하는 밸런스블록;
   플랜지판과 밸런스블록 사이를 연결하도록 구비되어 플랜지판과 밸런스블록을 동기화시키는 연결샤프트;를 포함하는 한편,
   밸런스블록은 기둥과 마주하는 면의 상,하측에서 기둥을 향해 돌출되는 상하 힌지브라켓이 구비되고,
   기둥은 밸런스블록과 마주하는 면의 좌,우측에서 밸런스블록을 향해 각각 돌출되는 좌우 힌지브라켓이 구비되며,
   상하 힌지브라켓 및 좌우 힌지브라켓 사이에는 각 힌지브라켓과 회전 가능하게 결합되는 힌지블록이 구비되어, 밸런스블록은 기둥을 기준으로 상하 및 좌우 방향으로 회전되어 기울어지게 구비되는 조정관 재현장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   스윙프레임은 양 베이스프레임 중 일측 베이스프레임의 하부에 구비되어 메인조정부 또는 서브조정부가 이의 베이스프레임과 함께 회전되도록 한 조정관 재현장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   메인조정부 또는 서브조정부에는 스윙용 서보모터가 구비되고, 스윙용 서보모터와 스윙프레임은 랙과 피니언의 기어수단으로 결합되어 구비되는 조정관 재현장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   연결샤프트는 그 양측 단부가 플랜지판과 밸런스블록에 유니버셜 조인트로 연결되어 구비되는 조정관 재현장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   플랜지판의 일면에는 고정블록이 결합 고정되어 구비되고, 고정블록에는 상대 회전 가능하게 결합되는 지지블록이 구비되며, 지지블록에는 연결샤프트가 유니버셜 조인트로 연결되어 구비되는 한편 지지블록에는 플랜지판을 제자리 회전시키는 회전용 서보모터가 더 구비되는 조정관 재현장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   플랜지판과 마주하는 기둥의 일면에는 힌지축이 돌출되게 구비되고, 힌지축은 그 선단부가 지지블록과 유니버셜 조인트로 결합되어, 플랜지판이 힌지축 상에서 상하, 좌우 방향으로 기울어질 수 있도록 구비되는 조정관 재현장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   메인조정부 또는 서브조정부 중 적어도 어느 하나의 조정부에는 승강장치가 구비되되,
   승강장치는 기둥의 하부에 구비되어 베이스프레임에서 이동되는 지지판;
   지지판에 고정되게 구비되는 승강용 서보모터;
   승강용 서보모터에 의해 회전 구동되는 구동기어;
   구동기어와 치합되어 연동 회전되는 피동기어;
   지지판에 구비되어 피동기어와 연동 회전되는 스크류축;
   기둥에 고정되게 구비되는 한편 스크류축에 결합되어 스크류축의 회전시 상하로 이동되는 이동블록;을 포함하여, 지지판에서 기둥을 상하로 이동시킬 수 있는 조정관 재현장치.
   
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상하 힌지브라켓 및 좌우 힌지브라켓에는 각각의 기울기 조절장치가 구비되되,
    상하 기울기 조절장치는 좌우 힌지브라켓 중 일측에 고정된 상태로 힌지블록과 연결되게 구비되어 힌지블록 및 상하 힌지브라켓을 상하 방향으로 회전시키는 상하 조절용 서보모터를 포함하고,
    좌우 기울기 조절장치는 상하 힌지브라켓 중 일측에 고정된 상태로 힌지블록과 연결되게 구비되어 상하 힌지브라켓과 같이 좌우 방향으로 회전되는 좌우 조절용 서보모터를 포함하는 조정관 재현장치.

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