KR102609248B1 - 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 브러쉬를 회전하여 작업 범위를 넓혀 작업 효율성을 높이고, 회전에 따른 원심력을 이용해 브러쉬가 배관의 내주면에 압착되도록 하여 효과적인 연마 작업이 이루어질 수 있도록 한 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치에 관한 것이다.
이를 위해, 회전력을 발생시키는 회전기기에 축 결합되어 회전될 수 있도록 제공된 메인 커넥터; 상기 메인 커넥터에 탈착될 수 있도록 제공되되 메인 커넥터의 회전에 따라 원주 방향으로 회전되며, 중공(中空)의 이동공간을 갖는 홀더; 상기 홀더의 이동공간을 따라 이동될 수 있도록 설치되되 상기 이동공간에 위치된 이동부와, 상기 이동공간으로부터 상기 홀더 밖으로 노출된 결합부로 구성되며, 상기 이동부에 형성되어 이동부가 홀더 밖으로 이탈되는 것을 방지하는 제1스토퍼와, 상기 결합부가 이동공간으로 인입되는 것을 방지하는 제2스토퍼를 포함하는 그리퍼; 및 상기 그리퍼의 결합부에 탈착될 수 있도록 제공된 브러쉬를 포함하는 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치를 제공한다.

Description

원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치{A device for polishing the inner circumferential surface of a pipe using centrifugal force}
본 발명은 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원주 방향으로 복수의 브러쉬를 회전하여 원심력을 발생시키면서 배관의 내주면에 대한 연마 작업이 이루어질 수 있도록 한 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치에 관한 것이다.
연마브러쉬는 그라인더에 결합되어 회전하면서 각종 제품의 표면에 칠한 노후화된 페인트나 녹 등의 이물질을 제거하거나 금속의 표면을 연마하여 광택을 내는데 사용된다. 상기의 연마브러쉬는 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 다수개의 철선이 조밀하게 분포된 연삭용 선재(1)와, 상기 연삭용 선재(1)가 삽입되어 결속되는 선재 결합캡(4)과 그라인더결합용 축봉(5)으로 구성된 브러쉬본체(2)로 이루어져 있는데, 상기 연삭용 선재(1)를 선재 결합캡(4)에 삽입한 후 상기 선재 결합캡(4)을 압착하거나 내측으로 벤딩하여 연삭용 선재(1)를 선재 결합캡에 결속시킨다. 선재 결합캡(4)에 결속된 연삭용 선재(1)는 금속표면에 일정압으로 압착되면서 연마작업을 수행함에 따라 다수개의 철선으로 이루어진 상기 연삭용 선재(1)가 연마 작업과정에서 필요이상으로 넓게 펴질 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상기 연삭용 선재(1)의 둘레로 철사를 일정회수 감아 고정코일(3)을 형성시킨다.
상기한 연마브러쉬를 이용한 연마 작업은 핸드 그라인더 등의 회전기기에 그라인더결합용 축봉(5)을 연결 후, 회전기기를 작동하여 상기 연마브러쉬를 회전시키고 회전되는 연마브러쉬를 연마 대상 표면에 압착함으로써 연마 작업이 이루어진다.
하지만, 상기한 종래의 연마브러쉬를 이용한 연마 작업은 작업자가 회전기기를 직접 손에 들고 컨트롤 해야하므로, 지속적인 반복 작업에 따른 집중력이 저하되어 안전사고를 유발할 수 있으며, 근골격계 질환을 야기할 수 있는 문제가 있다. 또한, 종래의 연마브러쉬를 이용한 수작업은 연마 대상과의 작업 거리가 가깝기 때문에, 연마 작업 중에 발생되는 분진은 작업자의 호흡기로 흡입될 수 있으며, 피부 및 작업복을 오염시키는 문제가 있다. 특히, 종래의 연마 브러쉬를 이용한 수작업은 방사능 오염 물질 제염 작업시, 외부피폭 및 내부피폭에 노출된 우려가 있으며 이를 방지하기 위해 작업자가 먼 거리에서 회전기기를 컨트롤할 경우, 연마브러쉬를 제염대상에 압착하여 마찰력을 형성시킬 방법이 없기 때문에 사실상 제염 작업이 불가능한 문제가 있다. 아울러, 배관의 내부 내주면을 연마시키시 위한 작업에 있어서, 작업자가 배관 내부에 투입되지 못할 경우 연마 작업이 불편한 문제가 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0402485호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 브러쉬 회전에 따른 원심력을 이용해 배관의 내주면에 대한 연마 작업이 원거리에서 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치를 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여, 회전력을 발생시키는 회전기기에 축 결합되어 회전될 수 있도록 제공된 메인 커넥터; 상기 메인 커넥터에 탈착될 수 있도록 제공되되 메인 커넥터의 회전에 따라 원주 방향으로 회전되며, 중공(中空)의 이동공간을 갖는 홀더; 상기 홀더의 이동공간을 따라 이동될 수 있도록 설치되되 상기 이동공간에 위치된 이동부와, 상기 이동공간으로부터 상기 홀더 밖으로 노출된 결합부로 구성되며, 상기 이동부에 형성되어 이동부가 홀더 밖으로 이탈되는 것을 방지하는 제1스토퍼와, 상기 결합부가 이동공간으로 인입되는 것을 방지하는 제2스토퍼를 포함하는 그리퍼; 및 상기 그리퍼의 결합부에 탈착될 수 있도록 제공된 브러쉬를 포함하는 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치를 제공한다.
이때, 상기 홀더는 상기 메인 커넥터의 둘레를 따라 복수로 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동공간에서의 그리퍼 이동거리는 제1스토퍼와 제2스토퍼간 간격에 대응되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 결합부에는 결합수단을 통해 다양한 무게의 중량캡이 결합될 수 있도록 구성된 것이 바람직하다.
이때, 상기 결합부는 절개된 개구부를 갖는 삽입홈을 형성하고, 상기 중량캡은 상기 결합부에 나사 결합될 수 있도록 제공되되 상기 삽입홈과 통하는 중공의 삽입보스를 형성하고, 상기 브러쉬는 상기 삽입보스를 통해 상기 삽입홈에 삽입되는 축봉을 형성하여, 상기 중량캡의 나사 결합이 상기 개구부를 조여 삽입홈에서 축봉이 고정될 수 있도록 한 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치는 복수의 브러쉬를 회전시키면서 배관의 내주면을 연마시킴에 따라 작업 범위를 늘려 작업 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 회전기기의 원격 조작을 통해 원거리 연마 작업을 수행할 수 있으므로, 작업시 발생하는 분진 등에 의한 피해를 방지할 수 있고, 작업자의 반복적인 작업 수행에 따른 근골격계 질환을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 중량캡을 이용해 브러쉬가 배관의 내주면에 압착되는 힘을 극대화시킬 수 있으므로, 연마 작업의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 연마브러쉬를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치의 요부를 분해하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치의 요부를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치의 요부를 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치가 배관의 내주면에서 작용하는 상태를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치(이하, '연마장치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.
연마장치는 회전기기를 통해 복수의 브러쉬를 원주 방향으로 회전하여 연마 작업 범위를 넓혀 작업 효율성을 높였으며, 원거리 컨트롤을 통해 작업시 발생하는 분진 등으로 인한 피해를 방지하였다. 또한, 연마장치는 브러쉬 회전시 발생하는 원심력을 이용해 배관의 내주면에 브러쉬가 압착되는 힘을 극대화시켜 연마 작업의 효율성을 높일 수 있다.
연마장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 커넥터(100)와, 홀더(200)와, 그리퍼(300)와, 중량캡(400)과, 브러쉬(500)를 포함한다.
메인 커넥터(100)는 연마장치의 중앙을 구성하며, 회전을 통해 그리퍼(300)에 원심력을 발생시키는 역할을 한다. 메인 커넥터(100)는 사방에 홀더(200)가 설치될 수 있도록 제공되며, 정중앙에는 회전기기(미도시)와의 축 결합을 위한 축공(110)이 형성된다. 이때, 회전기기는 특정한 장비로 한정되는 것은 아니며, 메인 커넥터(100)를 고속 회전시킬 수 있는 장비이면 무방하다. 메인 커넥터(100)의 사방으로 연장된 각 단부에는 도 4에 도시된 바와 같이 홀더(200)와의 결합을 위한 나사홈(120)이 형성된다. 메인 커넥터(100)의 사방으로 연장된 각 단부의 개수는 복수임이 바람직하며, 본 명세서에서는 설명의 편의상 4개인 것을 예로 한다.
홀더(200)는 메인 커넥터(100)를 통해 발생한 원심력에 의해, 브러쉬(500)가 결합된 그리퍼(300)를 이동시키면서 연마장치의 회전 범위를 컨트롤하는 역할을 한다. 홀더(200)는 메인 커넥터(100)의 나사홈(120)에 나사 결합될 수 있는 나사부(210)를 포함하며, 그리퍼(300)의 이동을 위한 중공(中空)의 이동공간(220)을 형성한다. 홀더(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 나사부(210)가 일단부에 마련되고 타단부에는 그리퍼(300)의 이동을 위한 개구공(230)이 형성된다.
그리퍼(300)는 브러쉬(500)가 결합되는 구성이며, 홀더(200)의 이동공간(220)을 따라 왕복 이동될 수 있도록 제공된다. 그리퍼(300)의 외경은 홀더(200)의 내경에 비해 작게 형성되며, 이동공간(220)에 위치된 이동부(310)와, 홀더(200)의 개구공(230)을 통해 홀더(200) 밖으로 노출된 결합부(320)로 구성된다. 이때, 이동부(310)에는 이동공간(220)을 따라 이동부(310)가 이동될 때, 개구공(230)을 통해 이동부(310)가 홀더(200) 밖으로 완전히 이탈되는 것을 방지하는 제1스토퍼(330)가 형성된다. 제1스토퍼(330)는 이동부(310)의 둘레를 따라 형성되며, 제1스토퍼(330)의 직경은 이동공간(220)의 내경에 비해 작게 형성되고, 개구공(230)의 직경에 비해서는 크게 형성된다. 또한, 이동부(310)의 단부에는 그리퍼(300)의 중심을 잡아주기 위한 지지대(340)가 형성되며, 지지대(340)는 제1스토퍼(330)와 함께 작용하여 그리퍼(300)의 축 중심을 홀더(200)의 축 중심과 일치시켜 이동부(310)와 홀더(200) 사이의 큰 유격 발생을　방지해　준다.　지지대(340)와 제1스토퍼(330)의 외경이 홀더(200) 내경과 크게 차이가 나지 않을 때 축 중심 일치화 효과가 더 크다.　지지대(340)는 이동부(310)의 단부 둘레를 따라 원형으로 형성된다.
한편, 그리퍼(300)의 결합부(320)는 브러쉬(500)가 결합되는 구성으로써, 브러쉬(500)와의 결합을 위한 삽입홈(321)을 형성한다. 이때, 삽입홈(321)의 선단은 복수로 절개되어 삽입홈(321)의 입구가 벌어지거나 오므라지게 할 수 있다. 또한, 결합부(320)의 외주면에는 후술하는 중량캡(400)과의 나사 결합을 위한 나사산이 형성된다. 또한, 결합부(320)에는 결합부(320)가 이동공간(220)으로 완전히 인입되는 것을 방지하는 제2스토퍼(350)가 형성된다. 제2스토퍼(350)는 그리퍼(300)가 이동공간(220)을 따라 이동할 때, 결합부(320)가 개구공(230)을 통해 이동공간(220)으로 인입되는 것을 방지하며, 개구공(230)의 직경에 비해 큰 직경을 갖는 원형으로 형성된다. 상기 제1스토퍼(330)와 제2스토퍼(350)는 개구공(230)을 사이에 두고 양측에 각각 배치되며, 제1스토퍼(330)와 제2스토퍼(350)간 간격은 그리퍼(300)의 이동 거리에 대응됨을 알 수 있다. 한편, 도 3 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 홀더(200)의 이동공간(220)에서 그리퍼(300) 이동시 그리퍼(300)의 회전을 방지하기 위한 회전방지바(360)와 레일홈(240)이 마련된다. 회전방지바(360)는 제1스토퍼(330)와 제2스토퍼(350) 사이의 이동부(310) 외주면에 돌출 형성되며, 레일홈(240)은 개구공(230)의 내주면 일부에 요홈의 형태로 이루어진다. 즉, 회전방지바(360)는 레일홈(240)을 따라 슬라이드되면서, 그리퍼(300)의 이동 경로를 가이드해주며, 그리퍼(300) 이동시 그리퍼(300)가 이동공간(220) 내에서 회전되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
중량캡(400)은 결합부(320)에 브러쉬(500)를 결합시키는 역할과 함께, 원심력을 극대화시키는 역할을 한다. 또한, 중량캡(400)은 원심력에 의해 이동부(310)가 이동공간(220)을 따라 이동하였을 때, 이동부(310)의 위치를 유지시켜주는 역할을 한다. 즉, 중량캡(400)은 원심력에 의해 브러쉬(500)가 배관의 내주면에 밀착되는 힘을 부가하여 단순 밀착이 아니라 배관 내주면에 압착력이 발생하도록 하여 연마 작업 효율성을 높일 수 있게 한 것이다. 중량캡(400)은 다양한 무게를 갖는 여러 종류로 제공될 수 있으며, 브러쉬(500)의 삽입 및 결합부(320)와의 나사 결합을 위한 삽입보스(410)를 형성한다. 삽입보스(410)의 내주면에는 결합부(320)와의 나사 결합을 위한 나사산이 형성된다.
브러쉬(500)는 배관의 내주면에 밀착하여 연마 작업을 실제로 수행하는 부위이며, 금속의 연삭용 선재를 갖는다. 이때, 브러쉬(500)에는 결합부(320)와의 결합을 위한 축봉(510)이 형성된다. 축봉(510)은 중량캡(400)의 삽입보스(410)를 통해 결합부(320)의 삽입홈(321)에 삽입되는 구성으로써, 삽입보스(410)의 내경에 비해 작은 외경을 갖도록 형성된다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 연마장치의 결합 및 연마 작용에 대하여 설명하도록 한다.
그리퍼(300)는 홀더(200)의 이동공간(220)에 삽입 및 위치된다. 이때, 홀더(200)의 개구공(230)을 사이에 두고 제1스토퍼(330) 및 제2스토퍼(350)가 위치되며, 회전방지바(360)는 레일홈(240)에 위치된다. 이에 따라, 그리퍼(300)는 제1스토퍼(330)와 제2스토퍼(350) 사이 간격만큼 왕복으로 이동할 수 있게 된다.
다음으로, 작업자는 중량캡(400)의 삽입보스(410)를 통해 브러쉬(500)의 축봉(510)을 삽입시켜 결합부(320)의 삽입홈(321)에 삽입시킨다. 이때, 축봉(510)은 절개된 삽입홈(321)의 선단에 의해 자유롭게 삽입홈(321)에 삽입될 수 있다. 다음으로, 작업자는 중량캡(400)을 결합부(320)에 나사 결합시킨다. 이때, 결합부(320)는 중량캡(400)의 나사 결합에 의해 조여짐에 따라, 브러쉬(500)의 축봉(510)을 더욱 견고하게 고정시킬 수 있다. 이와 같은 일련의 과정을 거쳐 도 2에 도시된 바와 같이 연마장치를 마련한다.
다음으로, 작업자는 메인 커넥터(100)의 축공(110)에 회전기기를 축 결합시키고, 도 6a에 도시된 바와 같이 배관의 내부 중앙에 위치시킨다. 이때, 그리퍼(300)는 이동공간(220)에서 이동하기 전 상태이므로, 연마장치의 회전 반경은 배관의 내경에 비해 작은 것을 이해할 수 있다. 즉, 연마장치는 배관의 내부에 용이하게 위치될 수 있는 것이다. 물론, 메인 커넥터(100)의 하부에 위치한 그리퍼(300)는 하중에 의해 자연적으로 이동공간(220)을 이동하여 브러쉬(500)가 배관의 내주면에 접촉된 상태가 된다.
다음으로, 작업자는 회전기기를 작동하여 메인 커넥터(100)를 고속으로 회전시킨다. 그리퍼(300)는 메인 커넥터(100)의 고속 회전에 의해 원심력이 발생하여 이동공간(220)을 따라 이동함으로써, 도 6b에 도시된 바와 같이 브러쉬(500)를 배관의 내주면에 밀착시킨다. 상세하게는, 그리퍼(300)의 이동부(310)는 원심력이 발생하면서 이동공간(220)을 따라 이동하여 브러쉬(500)를 홀더(200)로부터 밀어내되, 제1스토퍼(330)가 개구공(230) 둘레에 걸림에 따라 이동부(310)의 이동 거리는 제한된다. 이때, 제1스토퍼(330)가 개구공(230)의 둘레에 걸리기 전에, 이동부(310)의 이동거리는 브러쉬(500)가 배관의 내주면에 압착되어 제한될 수 있다. 즉, 이동부(310)의 이동거리가 반드시 제1스토퍼(330)에 의해서만 제한되는 것은 아니다.
한편, 배관의 내주면에 밀착된 브러쉬(500)는 중량캡(400)의 무게에 의해 배관의 내주면을 향해 압착력을 발생함에 따라, 더욱 효과적인 연막 작업이 이루어지게 된다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치는 원심력을 이용한 브러쉬의 이동을 통해 작업 반경을 확장할 수 있으며, 배관의 내부에서 복수의 브러쉬가 회전하면서 연마 작업을 수행함에 따라 작업 효율성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 작업자가 원거리에서 회전기기의 원격 제어를 통한 연마 작업을 수행할 수 있으므로, 연마 작업시 발생하는 분진 등에 의한 피해를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 메인 커넥터 110 : 축공
120 : 나사홈 200 : 홀더
210 : 나사부 220 : 이동공간
230 : 개구공 240 : 레일홈
300 : 그리퍼 310 : 이동부
320 : 결합부 321 : 삽입홈
330 : 제1스토퍼 340 : 지지대
350 : 제2스토퍼 360 : 회전방지바
400 : 중량캡 410 : 삽입보스
500 : 브러쉬 510 : 축봉

Claims (5)

  1. 회전력을 발생시키는 회전기기에 축 결합되어 회전될 수 있도록 제공된 메인 커넥터;
    상기 메인 커넥터에 탈착될 수 있도록 제공되되 메인 커넥터의 회전에 따라 원주 방향으로 회전되며, 중공(中空)의 이동공간을 갖는 홀더;
    상기 홀더의 이동공간을 따라 이동될 수 있도록 설치되되 상기 이동공간에 위치된 이동부와, 상기 이동공간으로부터 상기 홀더 밖으로 노출된 결합부로 구성되며, 상기 이동부에 형성되어 이동부가 홀더 밖으로 이탈되는 것을 방지하는 제1스토퍼와, 상기 결합부가 이동공간으로 인입되는 것을 방지하는 제2스토퍼를 포함하는 그리퍼; 및
    상기 그리퍼의 결합부에 탈착될 수 있도록 제공된 브러쉬를 포함하며,
    상기 결합부는 결합수단을 통해 다양한 무게의 중량캡이 결합될 수 있도록 구성되되, 절개된 개구부를 갖는 삽입홈을 형성하고, 상기 중량캡은 상기 결합부에 나사 결합될 수 있도록 제공되되 상기 삽입홈과 통하는 중공의 삽입보스를 형성하고, 상기 브러쉬는 상기 삽입보스를 통해 상기 삽입홈에 삽입되는 축봉을 형성하여, 상기 중량캡의 나사 결합이 상기 개구부를 조여 삽입홈에서 축봉이 고정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 메인 커넥터의 둘레를 따라 복수로 설치된 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이동공간에서의 그리퍼 이동거리는 제1스토퍼와 제2스토퍼간 간격에 대응되는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 배관의 내주면 연마장치.
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