KR102613169B1 - 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치 - Google Patents

배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치 Download PDF

Info

Publication number
KR102613169B1
KR102613169B1 KR1020230083523A KR20230083523A KR102613169B1 KR 102613169 B1 KR102613169 B1 KR 102613169B1 KR 1020230083523 A KR1020230083523 A KR 1020230083523A KR 20230083523 A KR20230083523 A KR 20230083523A KR 102613169 B1 KR102613169 B1 KR 102613169B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wrench
nutrunner
nut
pipe
fastening bolt
Prior art date
Application number
KR1020230083523A
Other languages
English (en)
Inventor
김대한
유경탁
박대영
구형모
이다헌
Original Assignee
주식회사 리얼게인
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 리얼게인 filed Critical 주식회사 리얼게인
Priority to KR1020230083523A priority Critical patent/KR102613169B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102613169B1 publication Critical patent/KR102613169B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/008—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with automatic change-over from high speed-low torque mode to low speed-high torque mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/0057—Socket or nut ejector means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially
    • F16L23/036—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by the tensioning members, e.g. specially adapted bolts or C-clamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 배관 플랜지를 체결볼트와 너트로 체결하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템은, 상기 배관 플랜지 볼트 체결용 자동 토크 제어 시스템은 한 쌍의 상기 배관 플랜지를 상기 체결볼트와 상기 너트로 체결하는 자동 토크 렌치와, 상기 자동 토크 렌치의 동작을 제어하는 제어부,를 포함하고, 상기 자동 토크 렌치는, 상기 한 쌍의 배관 플랜지의 복수의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 상기 너트를 사이에 두고 각각 상하방향으로 소정간격 이격되어 상기 체결볼트와 상기 너트의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너와 하부 너트러너의 쌍을 포함하는 너트러너로서, 상기 배관 플랜지의 대각방향에 위치하는 한 쌍의 상기 너트러너 - 상기 상부 너트러너는 상기 체결볼트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 모터를 포함하는 회전모터부를 구비 -; 상기 상부 너트러너와 하부 너트러너를 연결하며, 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축, 상기 지지축 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너의 상기 회전모터부와 결합되는 제1 돌출부, 및 상기 지지축 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너와 결합되는 제2 돌출부를 포함하는 라킹암; 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 각각 상기 체결볼트와 상기 너트에 결합 또는 분리시키기 위하여 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 제2 모터를 구비하는 상하모터부;및 상기 배관 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관의 대각방향에 위치한 두 개의 상기 지지축을 연결하도록 형성된 보강가이드;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배관의 대각방향에 위치한 한 쌍의 상기 너트러너에 각각 접속되어, 한 쌍의 상기 너트러너가 각각 상기 배관의 대각방향에 위치한 상기 체결볼트에 동일한 토크와 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트를 회전시켜 상기 체결볼트와 상기 너트를 체결시키도록 상기 너트러너의 상기 회전모터부를 제어하고, 상기 제어부는, 상기 자동 토크 렌치에 적용하고자 하는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나를 입력하는 입력부; 체결 토크 또는 체결 각도의 확인을 위한 디스플레이;및 상기 입력부에 입력되는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나의 데이터를 처리하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치 {Automatic Torque Control System and Automatic Torque Wrench for Pipe Flange Fastening Bolts}
본 발명은 중·소구경 배관 및 플랜지 연결 볼트를 설정 토크 및 체결 순서에 따라 자동으로 체결하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치에 관한 것이다.
통상적으로, 원자력 발전소 등과 같이 많은 유체, 예를 들면, 물, 증기, 기름, 공기 및 붕산수 등의 유체를 사용하는 발전소에는 많은 배관이 사용되고 있으며, 배관 연결이나 배관에 대한 펌프 등의 접속에는, 플랜지가 사용되고 있다. 여기서 배관의 기밀구조 유지는 필수 불가결 요소이며, 원자로 건물 내 일부 배관 및 플랜지 누설은 방사능누출로 이어질 수 있어서, 정확한 토크 제어를 이용한 배관 및 플랜지 볼트 체결기는 매우 필수적이고 중요한 장비이다.
이와 같은 배관 플랜지는 상기 배관 플랜지 사이를 복수 지점에 배치한 볼트 및 너트로 체결한다. 이 체결을 위한 종래 기술에 의한 방식은 대각 방향의 인원 각각이 언어소통과 각자 판단에 따라 볼트 풀림, 조절을 자율적으로 진행하다가, 조립이 적절하지 않으면 초기부터 다시 진행하는 방식이다. 다수의 경험이 축적된 숙련자의 조립품질이 양호하며, 다수의 볼트체결 종료 시점에서 각 볼트에 인가된 토크 출력이 균일해야 배관의 기밀성능이 좋아진다. 따라서 대각 방향에 있는 각 볼트를 대각방향에서 동시에 체결하지 않거나, 규정된 토크로 조이지 않으면, 배관 플랜지의 기밀성이 불량해질 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 배관 플랜지의 각 볼트 체결 시 토크의 균일성과 배관의 기밀성이 우수한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 배관 플랜지를 체결볼트와 너트로 체결하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템에 있어서, 상기 배관 플랜지 볼트 체결용 자동 토크 제어 시스템은 한 쌍의 상기 배관 플랜지를 상기 체결볼트와 상기 너트로 체결하는 자동 토크 렌치와, 상기 자동 토크 렌치의 동작을 제어하는 제어부,를 포함하고, 상기 자동 토크 렌치는, 상기 한 쌍의 배관 플랜지의 복수의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 상기 너트를 사이에 두고 각각 상하방향으로 소정간격 이격되어 상기 체결볼트와 상기 너트의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너와 하부 너트러너의 쌍을 포함하는 너트러너로서, 상기 배관 플랜지의 대각방향에 위치하는 한 쌍의 상기 너트러너 - 상기 상부 너트러너는 상기 체결볼트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 모터를 포함하는 회전모터부를 구비 -; 상기 상부 너트러너와 하부 너트러너를 연결하며, 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축, 상기 지지축 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너의 상기 회전모터부와 결합되는 제1 돌출부, 및 상기 지지축 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너와 결합되는 제2 돌출부를 포함하는 라킹암; 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 각각 상기 체결볼트와 상기 너트에 결합 또는 분리시키기 위하여 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 제2 모터를 구비하는 상하모터부;및 상기 배관 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관의 대각방향에 위치한 두 개의 상기 지지축을 연결하도록 형성된 보강가이드;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배관의 대각방향에 위치한 한 쌍의 상기 너트러너에 각각 접속되어, 한 쌍의 상기 너트러너가 각각 상기 배관의 대각방향에 위치한 상기 체결볼트에 동일한 토크와 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트를 회전시켜 상기 체결볼트와 상기 너트를 체결시키도록 상기 너트러너의 상기 회전모터부를 제어하고, 상기 제어부는, 상기 자동 토크 렌치에 적용하고자 하는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나를 입력하는 입력부; 체결 토크 또는 체결 각도의 확인을 위한 디스플레이;및 상기 입력부에 입력되는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나의 데이터를 처리하는 프로세서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전모터부는 모터 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터는 서보모터인 것을 특징으로 한다.
상기 상부 너트러너는 상기 회전모터부의 상기 체결볼트 방향으로 연결되는 렌치헤드, 상기 렌치헤드에 삽입되어 상기 모터의 구동에 의하여 회전되는 제1 렌치소켓 아답터, 및 일측이 상기 제1 렌치소켓 아답터에 결합되고 타측이 상기 체결볼트의 헤드가 삽입되어 상기 체결볼트를 고정시켜 상기 제1 렌치소켓 아답터의 회전에 의하여 타측에 고정된 상기 체결볼트를 회전시키는 제1 렌치소켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 렌치소켓은 상기 체결볼트의 크기와 모양에 따라 교체가능한 것을 특징으로 한다.
상기 하부 너트러너는 일측이 상기 너트가 삽입되어 상기 너트를 고정시키고 타측이 고정부에 끼워맞춤 되는 제2 렌치소켓, 상기 제2 렌치소켓를 고정시키는 상기 고정부, 상기 고정부를 지지하고 제2 렌치소켓에 상기 너트가 삽입될 때 발생하는 충격을 흡수하기 충격흡수부, 및 상기 충격흡수부을 지지하기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 라킹암은 상기 지지축의 축과 평행한 축을 이루며 상기 지지축의 외측에 병렬적으로 연결되어 상기 상부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제1 실린더 및 제1 피스톤을 포함하는 제1 실린더부, 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제2 실린더 및 제2 피스톤을 포함하는 제2 실린더부, 상기 상하모터부를 상기 제1 실린더부와 상기 제2 실린더부에 연결하기 위한 케이블, 및 상기 케이블이 장착되는 복수의 케이블커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상하모터부는 상기 케이블에 의하여 연결되어 상기 라킹암에 부착되는 고, 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 자동 토크 렌치는 상기 라킹암의 축방향 하단에 연장되어 위치하며, 상기 배관에 고정된 클램프에 체결되는 회전유닛에 결합되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연장부는 상기 라킹암의 축방향 하단으로 연장되는 연장부몸체 및 상기 연장부몸체로부터 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출된 복수의 연장돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자동 토크 렌치는 상기 배관 플랜지에 방사형으로 형성된 복수 개의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 너트를 체결하기 위하여, 상기 배관 플랜지 하부의 상기 배관 둘레에 고정되도록 둥근 링형상으로 구성되어 있으며, 회전유닛을 장착하도록 구성된 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자동 토크 렌치는 상기 배관 플랜지에 방사형으로 형성된 복수 개의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 너트를 체결하기 위하여, 상기 클램프에 장착되고, 링 형상의 레일을 포함하는 회전유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연장부의 연장돌출부는 상기 레일에 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 너트러너에 케이블에 의하여 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템은 상기 제어부를 지원하거나 관리하는 사용자 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 배관 플랜지를 체결볼트와 너트로 체결하는 자동 토크 렌치는, 한 쌍의 상기 배관 플랜지의 복수의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 상기 너트를 사이에 두고 각각 상하방향으로 소정간격 이격되어 상기 체결볼트와 상기 너트의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너와 하부 너트러너의 쌍을 포함하는 너트러너로서, 상기 배관 플랜지의 대각방향에 위치하는 한 쌍의 상기 너트러너 - 상기 상부 너트러너는 상기 체결볼트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 모터를 포함하는 회전모터부를 구비 -; 상기 상부 너트러너와 하부 너트러너를 연결하며, 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축, 상기 지지축 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너의 상기 회전모터부와 결합되는 제1 돌출부, 및 상기 지지축 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너와 결합되는 제2 돌출부를 포함하는 라킹암; 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 각각 상기 체결볼트와 상기 너트에 결합 또는 분리시키기 위하여 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 제2 모터를 구비하는 상하모터부;및 상기 배관 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관의 대각방향에 위치한 두 개의 상기 지지축을 연결하도록 형성된 보강가이드;를 포함하고, 상기 회전모터부는 상기 배관의 대각방향에 위치한 한 쌍의 상기 너트러너가 각각 상기 배관의 대각방향에 위치한 상기 체결볼트에 동일한 토크와 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트를 회전시켜 상기 체결볼트와 상기 너트를 체결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배관 플랜지 대각 방향의 볼트 체결이 동시성과 일정성을 갖고 제어되어 효과적으로 플랜지 기밀성을 정량적 범위에서 유지할 수 있는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 배관 플랜지 대각방향에 위치한 두 너트러너의 제어가 한 곳에서 통합되고 속도, 출력 등을 조절하여 초기 결합단계, 중간 결합단계, 종료 결합단계 각각에서 정량 제어관리를 시행하므로 체결실패 비율이 획기적으로 감소하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 배관 플랜지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동 토크 렌치의 상부 너트러너와 하부 너트러너 쌍을 포함하는 너트러너, 및 라킹암을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동 토크 렌치가 배관에 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 클램프를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 클램프에 장착된 회전유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입력부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 자동 토크 렌치의 체결볼트와 너트의 체결방식을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 제어기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 직접 토크 제어 블록도(좌) 및 공간전압 벡터 로직(우)를 나타낸 도면이다.
도 11은 직접 토크제어를 위한 전압 벡터 영역을 나타낸 도면이다.
도 12는 전동기 3상의 인가 전압(좌)와 d-q 좌표계 변환(우)을 나타낸 도면이다.
도 13은 3상 인가 전압(좌)과 d-q 회전 좌표계에서의 전압 값(우)을 나타낸 도면이다.
도 14는 dq 변환/역변환 과정(상)과 전류 제어기 블록도(하)을 나타낸 도면이다.
도 15는 스위칭에 따른 전압 상태 및 전압 벡터을 나타낸 도면이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템에 의하여 배관 플랜지를 체결하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 의한 배관에 클램프를 고정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 18은발명의 일실시예에 의한 클램프에 회전 유닛을 장착하는 방법을을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 의한 너트러너, 라킹망 및 연장부를 조립하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 의한 배관의 대각방향에 있는 한 쌍의 상기 너트러너에 보강가이드가 연결된 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템을 나타낸 구성도이다.
상기 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템(1)은 배관(101)의 배관 플랜지(110) 쌍을 플랜지체결부(130)의 체결볼트(131)와 너트(132)로 체결시키기 위한 자동 토크 렌치(200), 상기 자동 토크 렌치(200)에 케이블(350)에 의하여 연결되어 상기 자동 토크 렌치(200)를 제어하는 제어부(300), 및 제어부(300)를 지원하거나 관리하는 사용자 컴퓨터(400)를 포함한다. 이때, 상기 자동 토크 렌치(200)와 상기 제어부(300)의 접속은 케이블(350)에 의한 유선 접속 대신에 무선 접속이어도 된다. 또한, 상기 제어부(300)와 상기 사용자 컴퓨터(400)는 유선 또는 무선으로 연계될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 상기 배관 플랜지(110)를 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(132)에 의하여 연결한다.
본 발명에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템(1)의 상기 자동 토크 렌치(200)는 상기 체결볼트(131)와 너트(132)의 체결을 위한 토크 (τ) 발생 수단이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 자동 토크 렌치(200)는 상부 너트러너(220)와 하부 너트러너(230) 쌍을 포함하는 너트러너(210), 라킹암(Locking Arm, 240), 연장부(250), 상하모터부(260), 클램프(270), 회전유닛(280), 및 보강가이드(290)를 포함한다.
구체적으로, 상기 너트러너(210)는 상기 배관 플랜지(110)의 상기 체결볼트(131)와 너트(132)를 사이에 두고 상기 체결볼트(131)와 너트(132)의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너(220)와 하부 너트러너(230) 쌍을 포함한다. 이때, 상기 배관의 대각방향에 상기 상부 너트러너와 하부 너트러너의 적어도 두 쌍이 위치한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 상기 너트러너(210)는 상기 배관(101)의 대각방향에 위치하는 상기 배관 플랜지(110)의 홀에 삽입된 체결볼트(131)와 너트(132)의 쌍을 동시에 체결시킨다.
여기서, 상기 상부 너트러너(220)는 제1 렌치소켓(221), 렌치헤드(222), 제1 렌치소켓 아답터(223), 및 회전모터부(224)을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌치소켓(221)은 일측이 상기 체결볼트(131)의 헤드가 삽입되어 상기 체결볼트(131)를 고정시키고, 타측이 상기 렌치헤드(222)의 제1 렌치소켓 아답터(223)에 결합된다. 따라서 상기 제1 렌치소켓 아답터(223)의 회전에 의하여 상기 제1 렌치소켓(221)에 고정된 상기 체결볼트(131)를 회전시킨다. 여기서 상기 제1 렌치소켓(221)은 상기 체결볼트(131)의 크기와 모양에 따라 교체가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌치소켓(221)은 M8 내지 M32 중 어느 하나일 수 있다.
상기 렌치헤드(222)는 상기 렌치헤드(222)에 축방향으로 연결된 상기 회전모터부(224)에 사용되는 모터에 의하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 구성되는 제1 렌치소켓 아답터(223)을 고정시킨다.
상기 회전모터부(224)는 상기 렌치헤드(222)의 제1 렌치소켓 아답터(223)를 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시키기 위한 모터를 구비한다. 따라서, 상기 회전모터부(224)는 모터 드라이버(미도시)를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 체결부(130)에 가해지는 토크를 측정하기 위한 토크 센서, 엔코더 또는 홀센서 등을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 토크 센서는 모터로부터 토크 (τ) 를 검출한다. 상기 검출 토크 (τ) 는 제어부(300)에 전달되고, 상기 제어부(300)를 통해 사용자 컴퓨터(400)에 제공된다. 상기 검출 토크 (τ)는 체결 결과 정보의 일예이다. 또한, 상기 토크 센서는 상기 체결볼트(131)와 너트(132)의 체결 토크 (τ) 를 검출하면 되고, 상기 자동 토크 렌치(200)의 외부에 구비해도 된다. 한편, 상기 회전모터부(224)에 사용되는 모터는 서보모터일 수 있다. 상기 서보모터는 고토크 서보모터를 사용할 수 있으며, 상기 자동 토크 렌치와 일체형으로 제작될 수도 있다. 상기 모터는 상기 제어부(300)에 입력되는 체결 조건에 따라 구동한다.
상기 하부 너트러너(230)는 일측이 상기 너트(132)가 삽입되어 상기 너트(132)를 고정시키고 타측이 고정부(232)에 끼워맞춤 되는 제2 렌치소켓(231), 상기 제2 렌치소켓(231)를 고정시키는 상기 고정부(232), 상기 고정부(232)를 지지하고 제2 렌치소켓(221)에 상기 너트(132)가 삽입될 때 발생하는 충격을 흡수하기 충격흡수부(233), 상기 충격흡수부(233)을 지지하기 위한 지지부(234)를 포함한다. 이때, 상기 충격흡수부(233)는 스프링을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제2 렌치소켓(231)은 상기 너트(132)의 크기와 모양에 따라 교체가능하게 구성될 수 있다.
따라서 상기 체결볼트(131)가 결합된 상기 제1 렌치소켓(221)의 상기 회전모터부(224)의 모터에 의한 회전 시 상기 너트(132)가 결합된 상기 제2 렌치소켓(231)은 상기 고정부(232)에 고정되므로, 상기 회전모터부(224)의 모터에 의하여 발생한 토크가 상기 체결볼트(131) 또는 상기 너트(132)에 정확히 전달될 수 있다.
상기 라킹암(240)은 상기 상부 너트러너(220)와 하부 너트러너(230)를 연결하며, 상기 상부 너트러너(220)와 상기 하부 너트러너(230)가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축(241), 상기 지지축(241) 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너(220)의 상기 회전모터부(224)와 결합되는 제1 돌출부(242), 상기 지지축(241) 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부(242)와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너(230)의 상기 지지부(234)와 결합되는 제2 돌출부(243), 상기 지지축(241)의 축과 평행한 축을 이루며 상기 지지축(241)의 외측에 병렬적으로 연결되어, 상기 상부 너트러너(220)를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부(260)에 의하여 구동되는 제1 실린더(244) 및 제1 피스톤(245)을 포함하는 제1 실린더부(246), 상기 하부 너트러너(230)를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부(260)에 의하여 구동되는 제2 실린더(247) 및 제2 피스톤(248)을 포함하는 제2 실린더부(249), 상기 상하모터부(260)를 상기 제1 실린더부(246)와 상기 제2 실린더부(249)에 연결하기 위한 케이블(261), 및 상기 케이블(261)이 장착되는 복수의 케이블커넥터(262)를 포함한다. 이때, 상기 제2 돌출부(243)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지부(234)와 일체형으로 이루어질 수도 있다. 상기 지지축(241)에는 사용자가 손으로 잡을 수 있어 상기 자동 토크 렌치(200)를 이동시킬 수 있는 손잡이부(291)가 구비된다.
상기 연장부(250)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 라킹암(240)의 축방향 하단에 위치하며, 상기 라킹암(240)의 축방향 하단에 연장되는 연장부몸체(251) 및 연장부몸체(251)로부터 상기 제1 및 제2 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출된 복수의 연장돌출부(252)를 포함하며, 상기 배관(101)에 고정된 클램프(270)에 체결되는 회전유닛(280)에 상기 연장부(250)의 연장돌출부(252)가 결합된다. 따라서 상기 자동 토크 렌치(200)가 상기 회전유닛(270)을 따라 회전하면서 상기 배관 플랜지(110)의 외주면을 따라 위치한 상기 체결볼트(131) 및 너트(132)를 체결시킬 수 있다.
한편, 상기 상하모터부(260)는 상기 상부 너트러너(220)와 하부 너트러너(230)를 상하 방향으로 구동시키기 위한 모터를 구비하며, 상기 케이블(261)에 의하여 상기 제1 실린더부(246)와 상기 제2 실린더부(249)에 연결되어 상기 제어부(300)의 제어에 따라 제1 실린더부(246)와 상기 제2 실린더부(249)를 구동시켜 상기 상부 너트러너(220)와 하부 너트러너(230)를 상하 방향으로 구동시킨다. 상기 상하모터부(260)는 상기 케이블(261)을 이용하여 상기 케이블커넥터(262)에 연결되어 상기 제1 실린더부(246)와 상기 제2 실린더부(249)에 동력을 제공하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 라킹암(240)에 부착되거나 상기 라킹암(240) 주변에 위치할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 상하모터부(260)의 구동은 상기 제어부(300)에 의하여 제어될 수 있으나, 상기 제어부(300)와 다른 별도의 제어부에 의하여 제어될 수도 있다.
상기 클램프(270)는 상기 자동 토크 렌치(200)의 상기 배관(101) 둘레 회전을 용이하게 하기 위한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배관 플랜지(110) 하부의 상기 배관(101) 둘레에 고정되도록 둥근 링형상으로 구성되어 있으며, 상기 회전유닛(280)을 장착하도록 구성되어 있다.
상기 회전유닛(280)은 상기 배관 플랜지(110)의 외주면을 따라 위치한 상기 체결볼트(131) 및 너트(132)의 체결을 위하여 상기 자동 토크 렌치(200)가 상기 배관(101) 둘레를 회전하기 용이하게 하기위한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 링 형상의 레일(281)을 포함하도록 구성되어 상기 클램프(270)에 장착되며, 상기 레일(281)에 상기 연장부(250)의 연장돌출부(252)가 결합된다. 이때, 상기 자동 토크 렌치(200)의 상기 배관(101) 둘레 따른 회전은 사용자가 상기 손잡이부(291)를 잡고 회전시킬 수 있다.
상기 보강가이드(290)는 상기 배관(101) 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관(101)의 대각방향에 위치한 두 상기 지지축(241)을 연결하도록 형성된다.
상기 제어부(300)는 상기 자동 토크 렌치(200)의 두 개의 상기 너트러너(210)의 토크, 회전 속도, 출력 등을 동시에 제어한다. 이때, 상기 자동 토크 렌치(200)는 상기 제어부(300)에 상기 케이블(350)에 의하여 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(300)는 상기 자동 토크 렌치(200)에 적용하고자 하는 토크 값, 구동순서, 렌치 속도 등이 설정 및 입력되는 입력부(301), 체결 토크 및 체결 각도 등의 확인을 위한 디스플레이(302), 및 상기 입력부(301)에 입력되는 토크 값, 구동순서, 렌치 속도 등의 데이터를 처리하는 프로세서(303)를 포함한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 상기 입력부(301)를 나타낸 도면이다.
이와 같은 상기 제어부(300)는 상기 너트러너(210)에 사용되는 모터에 토크 제어 신호를 전달하고, 속도 및 모터 위치 검출을 통한 상기 자동 토크 렌치(200)의 상태를 파악하고, 상기 자동 토크 렌치(200)에 토크가 제대로 전달되었는지 여부에 대한 토크 피드백을 상기 디스플레이(302)에 표시한다. 즉 사용자는 토크 및 회전 속도를 피드백 받아, 볼트 체결이 완료되었을 때에 토크 렌치의 상태를 확인할 수 있다.
특히, 본 발명에 의한 상기 제어부(300)는 상기 자동 토크 렌치(200)의 대각방향에 위치하는 두 개의 상기 너트러너(210)에 동시에 동일한 토크를 적용하도록 상기 너트러너(210)를 제어한다. 그에 따라 동일한 토크가 상기 배관(101)의 대각방향에 위치한 상기 체결부(130)에 동시에 가해질 수 있다. 따라서, 상기 배관(101)의 대각방향에 있는 상기 체결부(130)를 동일한 체결 조건에 따라 체결할 수 있어, 보다 효과적으로 플랜지 기밀성을 정량적 범위에서 유지할 수 있는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 상기 제어부(300)는 상기 자동 토크 렌치(200)를 초기 결합단계, 중간 결합단계, 종료 결합단계 각각에서 정량적 제어를 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 자동 토크 렌치의 체결볼트와 너트의 체결방식을 나타낸 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 체결방식은 초기 결합단계(start, A), 중간 결합단계(Rundown, B), 종료 결합단계(Tightening, C) 및 정지 단계(stop, D)로 구분될 수 있다.
먼저, 초기 결합단계(start, A)에서는 체결볼트가 너트에 삽입되어 체결볼트와 너트가 제자리에서 벗어나 움직이는 것을 방지하도록 체결볼트의 회전 속도, 토크 및 회전 각도를 설정한다. 예를 들어 토크와 체결볼트의 회전 각도를 서서히 증가시키고, 체결 속도를 매우 낮은 속도로 설정한다.
이후, 중간 결합단계(Rundown, B)에서는 토크 한계, 각도 한계 등을 설정하고, 실제로 체결볼트를 체결할 준비를 한다. 따라서 토크를 더욱 증가시키고, 체결볼트의 회전 각도는 급격히 증가시키고, 체결 속도를 매우 높은 속도로 설정된다.
이후, 종료 결합단계(Tightening, C)에서는 다양한 체결 모드를 결정할 수 있으며, 체결 모드에 따라 체결하는 방식이 달라진다. 예를 들어, 토크는 좀더 급격히 증가하고, 체결볼트의 회전 각도는 좀더 낮은 기울기로 증가하고, 체결 속도는 급격히 감소되록 설정할 수 있다.
이후 정지 단계(stop, D)에서는 체결을 종료한다.
그러나, 상기 자동 토크 렌치의 체결볼트와 너트의 체결방식은 도 8에 도시된 방식 이외에도 다양한 방식으로 체결할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 상기 제어기(300)는 도 9에 도시된 바와 같이, 속도/토크(전류) 제어기를 캐스케이드(Cascade) 구조로 설계하거나, 속도 제어기를 이용해서 상기 서보모터(224)에 토크 명령을 보내어 오픈 루프(Open loop) 구조로 제어할 수도 있다.
본 발명에서는 전동 모터 제어방식을 이용하여 배관 플랜지의 체결볼트와 너트를 체결한다.
전동 모터 제어방식의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 위치, 속도 및 토크 출력 제어의 정확성 및 신속성 등에서 비교적 우위를 나타낸다. 상기 제어부(300)를 구성할 때, 직접 토크 제어 방식이나 벡터 제어와 같은 방식을 이용해, 인버터의 스위치를 제어하고 모터를 구동시켜 토크의 효율을 높인다.
(1) 직접 토크제어
직접 토크제어기는 도 10에 도시된 바와 같이, 자속 지령치(), 토크 지령치()와 전동기의 발생 자속 및 토크를 허용된 히스테리시스 폭 범위 안에서 비교기를 통해 값을 비교하여 모터를 구동시키기 위한 최적의 공간전압 벡터 값을 출력한다. 이 방식은 복잡한 연산 없이 토크 제어 시스템을 구성할 수 있으며, 전동기 파라미터의 변화에도 강인하다는 장점이 있다.
자속 비교기는 +1, -1의 두 가지 출력값이 존재하고, 토크 비교기는 +1, 0, -1의 세 가지 출력값이 존재한다. 여기서 ‘+1’은 고정자 자속이나 토크 각의 증가를 의미하고, ‘-1’은 자속 및 토크 각의 감소를 나타내며 ‘0’은 토크 변화가 없으므로, 요구되는 값이 없음을 의미한다. 자속 비교기의 경우의 수를 이용하여, Sector 별로 요구되는 최적의 벡터 전압을 선정한다. 최적의 벡터 전압을 만들기 위한 스위칭 시간을 선정하면, 전동 모터를 구동할 수 있다.
도 11은 직접 토크제어를 위한 전압 벡터 영역을 나타낸 도면이다.
이와 같은 방식의 경우, PID(비례, 적분, 미분) 제어기를 설계할 필요 없이 비교기의 값을 따라 벡터 전압을 생성하여 모터를 구동시키는 것이 가능하기 때문에, 제어기 설계가 용이하다는 장점이 있다.
(2) 벡터제어
3상 교류 전동기는 도 12에 도시된 바와 같이, 3상(U, V, W )이 120도 간격을 두고 주기적으로 전압 및 전류가 인가되어야 회전할 수 있다. 3상으로 표현된 전압을 d-q 좌표계를 이용하여 모터의 물리량을 2개의 변수로 표현할 수 있다. d축은 통상 모터의 자속(Flux)이 발생하는 축으로 U상 권선에서 발생한 자속 방향으로 정한다. q축은 벡터제어에서 토크를 발생시키는 전류의 축이된다. d-q변환을 이용해서 3상으로 표현된 전압 값을 도 13의 오른쪽에 도시된 바와 같이 DC 전압 값처럼 표현하여 볼 수 있으며, 여기서 자속(d축 전압)을 0으로, 전류(q축 전압)의 크기를 지령 값에 따라 제어하면, 3상 교류 전동기의 토크를 제어할 수 있다.
교류 전동기의 3상 출력 전압을 d-q 변환을 통해 2개의 직류 값으로 변환하여 자속은 0으로 전류는 사용자가 원하는 토크 값으로 제어하기 위해, 도 14에 도시된 바와 같이, PI 제어기를 구성한다. 전류 제어기는 PI 제어기와 모터의 RL 회로를 이용하여 구성한다. 이 때, 폐루프 전달함수를 구하면, 식(1)과 같이 구할 수 있다.
(1)
식(1)을 식(2)와 같이 Lowpass Filter 형태로 설계하고자 한다. 그러면 우리는 비례이득()과 적분이득()의 값을 식(3)과 같이 얻을 수 있다.
(2)
(3)
전류 제어기의 출력을 다시 d-q역변환을 이용하여, 모터에 인가될 U, V, W 지령 전압을 생성한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 3상 지령 전압을 모터의 회전 위치에 맞게 인가하면 사용자가 원하는 토크의 출력을 갖도록 모터를 구동시킬 수 있다.
상기 사용자 컴퓨터(400)는 제어부(300)를 지원하거나, 또는 관리하는 컴퓨터로서, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터로 구성된다. 상기 사용자 컴퓨터(400)에는 일예로서 처리부(401), 입력 조작부(402) 및 모니터(403)가 구비된다. 그러나, 상기 사용자 컴퓨터(400)를 이용하여 상기 제어부(300)를 제어하여 상기 자동 토크 렌치(200)를 제어할 수 있으며, 상기 제어부(300)가 상기 사용자 컴퓨터(400)에 통합될 수도 있다.
본 발명에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템에서 한 쌍의 배관 플랜지를 체결하는 방법은 다음과 같다.
도 16에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 제어부(300)에 사용자가 체결에 필요한 토크, 회전 속도, 각도 등을 설정한다(S10).
이후, 상기 제어부(300)의 제어에 의한 상기 상하모터부(260)의 구동에 의하여 상기 상부 너트러너(220)는 상부 상기 배관 플랜지(110)에 삽입된 상기 체결볼트(131) 방향으로 이동하여 상기 상부 너트러너(220)의 제1 렌치소켓(221)에 상기 체결볼트(131)가 결합되고, 상기 하부 너트러너(230)는 하부 상기 배관 플랜지(110) 방향에서 상기 체결볼트(131)에 끼워진 상기 너트(131) 방향으로 이동하여 상기 하부 너트러너(230)의 제2 렌치소켓(231)에 상기 너트(132)가 결합되어 고정된다(S20).
이후, 상기 제어부(300)의 제어에 의하여 상기 상부 너트러너(220)의 상기 회전모터부(224)의 구동에 의하여 상기 제1 렌치소켓(221)에 고정된 제1 렌치소켓 아답터(223)를 회전시켜 상기 체결볼트(131)를 회전시키고 그에 따라 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)를 체결시킨다(S30).
이후, 상기 제어부(300)의 제어에 의한 상기 상하모터부(260)의 구동에 의하여 상기 상부 너트러너(220)와 상기 하부 너트러너(230)를 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)에서 멀어지는 방향으로 각각 상하로 이동시킨다(S40).
이후, 상기 자동 토크 렌치(200)를 상기 배관(101) 둘레에 위치한 상기 회전 유닛(280)을 따라 회전시켜 상기 배관 플랜지(110)에 위치한 다른 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)에 상기 상부 너트러너(220)와 상기 하부 너트러너(230)를 정렬시킨다(S50).
상기 배관 플랜지(110)에 위치한 모든 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)가 체결될때 까지 상기 단계를 반복한다(S50).
상기 배관 플랜지(110)에 위치한 모든 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)가 체결되면 종료한다.
한편, 상기 배관 플랜지(110)에 위치하여 이미 체결된 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)를 분리할 때에는, 상기 방법에서 상기 제1 렌치소켓 아답터(223)의 회전방향을 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131) 체결 시와 반대방향으로 회전시켜 진행한다.
도 17 내지 도 20은 상기 자동 토크 렌치(200)를 상기 배관(101)에 설치하는 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 배관(101)에 상기 클램프(270)를 고정한다.
이후, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(270)에 상기 회전 유닛(280)을 장착한다.
이후, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 너트러너(210), 라킹암(240) 및 연장부(250)를 조립한다.
이후 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 배관(101)의 대각방향에 있는 한 쌍의 상기 너트러너(210)에 대하여 상기 보강가이드(290)를 연결한다.
이와 같이 배관 플랜지(110)에 설치된 상기 자동 토크 렌치(200)를 이용하여 상기 제어기(300)의 제어에 의하여 상기 배관(101)의 대각방향에 있는 상기 너트러너(210) 쌍에 동일한 토크와 동일한 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트(131)와 상기 너트(131)를 체결한다.
상기와 같은 본 발명에 의한 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치에 의하면, 배관 플랜지 대각 방향의 볼트 체결이 동시성과 일정성을 갖고 제어되어 기존 방식보다 효과적으로 플랜지 기밀성을 정량적 범위에서 유지할 수 있는 배관 플랜지 볼트 체결용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
1 : 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템
101 : 배관 110 : 배관 플랜지
130 : 체결부 131 : 체결볼트
132 : 너트 200 : 자동 토크 렌치
220 : 상부 너트러너 221 : 제1 렌치소켓
222 : 렌치헤드 223 : 제1 렌치소켓 아답터
224 : 회전모터부
230 : 하부 너트러너 240 : 라킹암
250 : 연장부 260 : 상하모터부
270 : 클램프 280 : 회전 유닛
290 : 보강가이드 300 : 제어부
400 : 사용자 컴퓨터

Claims (26)

  1. 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 배관 플랜지를 체결볼트와 너트로 체결하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템에 있어서,
    상기 배관 플랜지 볼트 체결용 자동 토크 제어 시스템은 한 쌍의 상기 배관 플랜지를 상기 체결볼트와 상기 너트로 체결하는 자동 토크 렌치와, 상기 자동 토크 렌치의 동작을 제어하는 제어부,를 포함하고,
    상기 자동 토크 렌치는,
    상기 한 쌍의 배관 플랜지의 복수의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 상기 너트를 사이에 두고 각각 상하방향으로 소정간격 이격되어 상기 체결볼트와 상기 너트의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너와 하부 너트러너의 쌍을 포함하는 너트러너로서, 상기 배관 플랜지의 대각방향에 위치하는 한 쌍의 상기 너트러너 - 상기 상부 너트러너는 상기 체결볼트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 모터를 포함하는 회전모터부를 구비 -;
    상기 상부 너트러너와 하부 너트러너를 연결하며, 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축, 상기 지지축 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너의 상기 회전모터부와 결합되는 제1 돌출부, 및 상기 지지축 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너와 결합되는 제2 돌출부를 포함하는 라킹암;
    상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 각각 상기 체결볼트와 상기 너트에 결합 또는 분리시키기 위하여 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 제2 모터를 구비하는 상하모터부;
    상기 배관 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관의 대각방향에 위치한 두 개의 상기 지지축을 연결하도록 형성된 보강가이드;및
    상기 라킹암의 축방향 하단에 연장되어 위치하며, 상기 배관 플랜지 하부의 상기 배관 둘레에 고정되도록 둥근 링형상으로 구성되어 있는 클램프에 장착되는 회전 유닛에 결합되는 연장부 - 상기 회전 유닛은 링 형상의 레일을 포함 -;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배관의 대각방향에 위치한 한 쌍의 상기 너트러너에 각각 접속되어, 한 쌍의 상기 너트러너가 각각 상기 배관의 대각방향에 위치한 상기 체결볼트에 동일한 토크와 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트를 회전시켜 상기 체결볼트와 상기 너트를 체결시키도록 상기 너트러너의 상기 회전모터부를 제어하고,
    상기 제어부는,
    상기 자동 토크 렌치에 적용하고자 하는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나를 입력하는 입력부;
    체결 토크 또는 체결 각도의 확인을 위한 디스플레이;및
    상기 입력부에 입력되는 토크 값, 구동순서, 및 렌치 속도 중 적어도 하나의 데이터를 처리하는 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전모터부는 모터 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모터는 서보모터인 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 너트러너는 상기 회전모터부의 상기 체결볼트 방향으로 연결되는 렌치헤드, 상기 렌치헤드에 삽입되어 상기 모터의 구동에 의하여 회전되는 제1 렌치소켓 아답터, 및 일측이 상기 제1 렌치소켓 아답터에 결합되고 타측이 상기 체결볼트의 헤드가 삽입되어 상기 체결볼트를 고정시켜 상기 제1 렌치소켓 아답터의 회전에 의하여 타측에 고정된 상기 체결볼트를 회전시키는 제1 렌치소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 렌치소켓은 상기 체결볼트의 크기와 모양에 따라 교체가능한 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 너트러너는 일측이 상기 너트가 삽입되어 상기 너트를 고정시키고 타측이 고정부에 끼워맞춤 되는 제2 렌치소켓, 상기 제2 렌치소켓를 고정시키는 상기 고정부, 상기 고정부를 지지하고 제2 렌치소켓에 상기 너트가 삽입될 때 발생하는 충격을 흡수하기 충격흡수부, 및 상기 충격흡수부을 지지하기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 라킹암은 상기 지지축의 축과 평행한 축을 이루며 상기 지지축의 외측에 병렬적으로 연결되어 상기 상부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제1 실린더 및 제1 피스톤을 포함하는 제1 실린더부, 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제2 실린더 및 제2 피스톤을 포함하는 제2 실린더부, 상기 상하모터부를 상기 제1 실린더부와 상기 제2 실린더부에 연결하기 위한 케이블, 및 상기 케이블이 장착되는 복수의 케이블커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 상하모터부는 상기 케이블에 의하여 연결되어 상기 라킹암에 부착되고, 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 라킹암의 축방향 하단으로 연장되는 연장부몸체 및 상기 연장부몸체로부터 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출된 복수의 연장돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 연장부의 연장돌출부는 상기 레일에 체결되는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 너트러너에 케이블에 의하여 접속되는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템은 상기 제어부를 지원하거나 관리하는 사용자 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템.
  16. 끝단의 외경이 단턱지게 확장되어 방사형으로 복수 개의 홀이 형성되어 있는 한 쌍의 배관 플랜지를 체결볼트와 너트로 체결하는 자동 토크 렌치에 있어서,
    한 쌍의 상기 배관 플랜지의 복수의 홀에 삽입된 상기 체결볼트와 상기 너트를 사이에 두고 각각 상하방향으로 소정간격 이격되어 상기 체결볼트와 상기 너트의 축방향으로 정렬되는 상부 너트러너와 하부 너트러너의 쌍을 포함하는 너트러너로서, 상기 배관 플랜지의 대각방향에 위치하는 한 쌍의 상기 너트러너 - 상기 상부 너트러너는 상기 체결볼트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 모터를 포함하는 회전모터부를 구비 -;
    상기 상부 너트러너와 하부 너트러너를 연결하며, 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너가 이루는 축과 평행한 축을 구비한 지지축, 상기 지지축 상단의 일측에서 측방향으로 돌출되어 상기 상부 너트러너의 상기 회전모터부와 결합되는 제1 돌출부, 및 상기 지지축 하단의 일측에서 상기 제1 돌출부와 동일한 측방향으로 돌출되어 상기 하부 너트러너와 결합되는 제2 돌출부를 포함하는 라킹암;
    상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 각각 상기 체결볼트와 상기 너트에 결합 또는 분리시키기 위하여 상기 상부 너트러너와 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 제2 모터를 구비하는 상하모터부;
    상기 배관 둘레를 둘러싼 반호형상으로 이루어져, 상기 배관의 대각방향에 위치한 두 개의 상기 지지축을 연결하도록 형성된 보강가이드;및
    상기 라킹암의 축방향 하단에 연장되어 위치하며, 상기 배관 플랜지 하부의 상기 배관 둘레에 고정되도록 둥근 링형상으로 구성되어 있는 클램프에 장착되는 회전유닛에 결합되는 연장부 - 상기 회전 유닛은 링 형상의 레일을 포함 -;를 포함하고,
    상기 회전모터부는 상기 배관의 대각방향에 위치한 한 쌍의 상기 너트러너가 각각 상기 배관의 대각방향에 위치한 상기 체결볼트에 동일한 토크와 회전 속도를 부여하여 상기 체결볼트를 회전시켜 상기 체결볼트와 상기 너트를 체결시키는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 회전모터부는 모터 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 모터는 서보모터인 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 상부 너트러너는 상기 회전모터부의 상기 체결볼트 방향으로 연결되는 렌치헤드, 상기 렌치헤드에 삽입되어 상기 모터의 구동에 의하여 회전되는 제1 렌치소켓 아답터, 및 일측이 상기 제1 렌치소켓 아답터에 결합되고 타측이 상기 체결볼트의 헤드가 삽입되어 상기 체결볼트를 고정시켜 상기 제1 렌치소켓 아답터의 회전에 의하여 타측에 고정된 상기 체결볼트를 회전시키는 제1 렌치소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 렌치소켓은 상기 체결볼트의 크기와 모양에 따라 교체가능한 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  21. 제16 항에 있어서,
    상기 하부 너트러너는 일측이 상기 너트가 삽입되어 상기 너트를 고정시키고, 타측이 고정부에 끼워맞춤 되는 제2 렌치소켓, 상기 제2 렌치소켓를 고정시키는 상기 고정부, 상기 고정부를 지지하고 제2 렌치소켓에 상기 너트가 삽입될 때 발생하는 충격을 흡수하기 충격흡수부, 및 상기 충격흡수부을 지지하기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  22. 제16 항에 있어서,
    상기 라킹암은 상기 지지축의 축과 평행한 축을 이루며 상기 지지축의 외측에 병렬적으로 연결되어 상기 상부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제1 실린더 및 제1 피스톤을 포함하는 제1 실린더부, 상기 하부 너트러너를 상하 방향으로 구동시키기 위한 상하모터부에 의하여 구동되는 제2 실린더 및 제2 피스톤을 포함하는 제2 실린더부, 상기 상하모터부를 상기 제1 실린더부와 상기 제2 실린더부에 연결하기 위한 케이블, 및 상기 케이블이 장착되는 복수의 케이블커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  23. 삭제
  24. 제16 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 라킹암의 축방향 하단으로 연장되는 연장부몸체 및 상기 연장부몸체로부터 측방향으로 돌출된 복수의 연장돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
  25. 삭제
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 상기 레일에 상기 연장부의 연장돌출부가 체결되는 것을 특징으로 하는 자동 토크 렌치.
KR1020230083523A 2023-06-28 2023-06-28 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치 KR102613169B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230083523A KR102613169B1 (ko) 2023-06-28 2023-06-28 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230083523A KR102613169B1 (ko) 2023-06-28 2023-06-28 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102613169B1 true KR102613169B1 (ko) 2023-12-13

Family

ID=89157549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230083523A KR102613169B1 (ko) 2023-06-28 2023-06-28 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102613169B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117989399A (zh) * 2024-04-03 2024-05-07 江苏巨华防腐科技有限公司 一种具有连接机构的衬四氟金属软管
CN117989399B (zh) * 2024-04-03 2024-06-11 江苏巨华防腐科技有限公司 一种具有连接机构的衬四氟金属软管

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100191615B1 (ko) * 1996-12-17 1999-06-15 양재신 너트 고정장치
JP3630184B2 (ja) * 1995-03-14 2005-03-16 東光電気工事株式会社 フランジボルトの自動締付け機
JP2020011376A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 ヨルク ホーマンＪｏｅｒｇ Ｈｏｈｍａｎｎ ねじ結合部の文書化された締め付けまたは締め直し法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3630184B2 (ja) * 1995-03-14 2005-03-16 東光電気工事株式会社 フランジボルトの自動締付け機
KR100191615B1 (ko) * 1996-12-17 1999-06-15 양재신 너트 고정장치
JP2020011376A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 ヨルク ホーマンＪｏｅｒｇ Ｈｏｈｍａｎｎ ねじ結合部の文書化された締め付けまたは締め直し法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117989399A (zh) * 2024-04-03 2024-05-07 江苏巨华防腐科技有限公司 一种具有连接机构的衬四氟金属软管
CN117989399B (zh) * 2024-04-03 2024-06-11 江苏巨华防腐科技有限公司 一种具有连接机构的衬四氟金属软管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11203054B2 (en) Clamping feet for an end effector
JP4894856B2 (ja) モータ制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP3812739B2 (ja) モータ異常検出装置及び電動パワーステアリング制御装置
JP4552353B2 (ja) サーボ・アクチュエータ並びにその位置検出装置
CN103944477B (zh) 一种电动汽车永磁同步电机驱动器动力线相序校正方法
CN1314745A (zh) 用于同步磁阻电机的矢量控制方法
JP6540538B2 (ja) 交流電動機の制御装置
CN113942034A (zh) 用于机器人臂的定向的方法
KR102613169B1 (ko) 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치
KR102617027B1 (ko) 배관 플랜지 및 블라인드 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치
JP2019050724A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御方法
WO2020003738A1 (ja) 制御パラメータ調整方法および制御パラメータ調整装置
US20090157336A1 (en) Static measuring method of electrical references of three-phase permanent magnet synchronous motor
KR102617039B1 (ko) 레버형 배관 플랜지 체결볼트용 자동 토크 제어 시스템 및 자동 토크 렌치
US20220242252A1 (en) Systems and methods for controlling motor engagement for a vehicle
JP2008312372A (ja) 電力変換装置
CN107271096A (zh) 一种测力方向盘安装机构
WO2019087832A1 (ja) 回転電機の制御装置
CN214490663U (zh) 一种工业机器人视觉定位辅助机构
US10044299B2 (en) Motor driving device
JP3881346B2 (ja) 電動パワーステアリング制御装置
TWI410042B (zh) 馬達之磁極角定位系統及方法
CN215471135U (zh) 一种机械手臂
US11720078B2 (en) System for adaptive bandwidth control of electric motors using frequency response analysis method
US11813743B2 (en) Six degree-of-freedom and three degree-of-freedom robotic systems for automatic and/or collaborative fastening operations

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant