KR20020015328A - 원통형 부재의 연속 스트레치의 제조방법, 툴, 툴의 사용및 소정길이의 파이프 및 파이프 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 스트레치, 핸드레일, 계단용 레일 등과 같은 운통체의 연속 스트레치를 설계, 제조 및 굽히는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 방법에 사용되는 툴, 및 툴의 응용, 이 방법에 사용되는 소정길이의 파이프 및 정착물에 관한 것이다. 설계 중에 정착물(52)의 배향은 제1파이프편(50)에 대하여 정착물의 절결각도, 파이프편(50) 상에 마크(53, 54)로 주어진 규정공간방향에 대하여 정착물의 회전각도(δ) 에 의해 결정된다. 구축공정 중에 파이프편(50)은 규정된 공간방향에서 일측이 배열되고, 소정의 절결각도가 주어진 정착물(52)이 파이프편(50)에 끼워지는 한편 규정된 공간방향에 대해 측정된 소정의 회전각도(δ)로 회전된다. 각도게이지(70)를 갖는 툴(70)이 사용되어 회전각도(δ)가 측정되고, 이 각도 게이지는 전자장치이다. 소정길이의 파이프를 굽힐때 벤딩툴(60)이 상용되며, 이 툴은 종축을 중심으로한 파이프(61)의 회전각도를 측정하기 위해 각도게이지(66)를 장착하고 있다. 본 발명은 또한 구축방법 및 구축 파라메터를 결정하기 위한 시스템에 관한 것이다.

Description

원통형 부재의 연속 스트레치의 제조방법, 툴, 툴의 사용 및 소정길이의 파이프 및 파이프 부품{METHODS FOR PRODUCTION OF CONTINUOUS STRETCHES OF CIRCULAR CYLINDRICAL MEMBERS, TOOLS, USE OF A TOOL, A LENGTH OF PIPE AND PIPE PARTS}

해마다, 엄청난 파이프(배관)가 해안 상의 선박, 공장, 기타 건축물에 설치되고 있다. 이들 파이프 스트레치(연속하여 배관이 된 파이프형 구축물) 중 상당부분이 여러 단계로 적층되는 형태로 뻗어나가 집합적으로 매우 복잡한 형상이 된다. 특히 환경이 종종 밀집되어 유용공간을 최대한으로 이용하는 것이 매우 중요한 선박에서는 직선형 각도가 아닌 변화무쌍한 각도로 배관이 이루어진다. 이와같이 구축되는 이유는 가능한 격벽과 선박 측면으로 근접하게 파이프를 둘 수 있도록 하기 위함이다. 그 결과 선박위의 파이프 배관은 매우 복잡한 작업이 되어 실수가 빈번히 발생하고, 적은 규모에서 큰 규모에 이르기 까지 파이프 배관의 손상이 발생한다.

이 배관작업을 용이하게 하기 위해 지난 20년 동안 등측도를 이용하여 모든 직선형 파이프편과 굽힘부와 함께 파이프배관 스트레치를 보여주는 방식이 이용되어 왔다. 이 방법은 널리 퍼지면서 인정을 받아 왔다. 이 방법을 이용하면서 파이프의 중심선이 그려지고, 직선형 파이프편의 공간위치가 파이프의 일단과 타단의 xyz방향으로 좌표축에 의해 표시된다. 굽힘부는 절결각도, 즉 굽힘부가 교차하여 뻗는 각도로 표시된다.

도 1에는 이와같은 등척도의 원리를 보여준다. 파이프 스트레치의 중심선을 1에 도시한다. 여기서 파이프 스트레치는 여기 도면의 왼손측에서 y축방향을 따라 오고, 굽힘부(2)를 통해 굽혀지도록 보여진다. 여기서 굽힘각도는 절결각도인 각도(k)로 y축에 대해 좌측 상향으로 된다. 굽힘부용 절결각도는 항상 주어진다. 굽힘부는 매우 정교한 절결각도와 함께 제공될 수 있거나 파이프가 동일하게 굽힘부의 정밀각도로 굽혀질 수 있다. 굽힘부(2)로부터 파이프 스트레치는 굽힘부(3)에서 다시 편향하기 전에 길이L를 통해 뻗는다. 굽힘부(3)의 위치는 좌표 x,y,z을 이용하여 굽힘부(2)의 위치에 대해 주어진다.

도 3은, 파이프 스트레치가 등축도에 의해 어떻게 도시되는가를 보여준다.

파이프 스트레치용 위치표시가 독특함에도 불구하고, 실질적으로 이 타입의 도면에 따라 파이프를 배관하는 것이 결코 간단한 작업이 아니다. 도 1로 돌아가서 파이프 스트레치가 굽힘부(2)에 놓이고, 길이L의 파이프를 배관하면 좌표x,y,z을이용한 점을 마크로 표시하고 이 점에 길이L의 파이프를 두는 것을 목표로 하는 것이 논리적일 것이다. 그러나 실질적으로 점xyz은 매우 좁은 공간이어서 마크로 표시하는 것이 어렵거나 불가능하다. 배관공은 따라서 점xyz의 위치라고 상상할 수 있는 곳에 파이프를 두려고 할 것이다. 이러한 이유로 실수의 여지가 있게된다. 굽힘부(3)에 원점을 두는 좌표를 기초로 다음 굽힘부 (3)를 따라오는 파이프가 배향되므로 굽힘부(3)의 배치에서의 부정확성이 파이프의 배향에도 영향을 준다. 이러한 방법으로 부정확성이 연속하여 가중되고, 많은 경우에 파이프 스트레치가 처음 의도했던 것과는 완전히 다른 위치에서 끝마치게 된다. 특히 선박, 해상, 공장에서 파이프 스트레치에 대한 오프셋 위치는 심각한 결과를 가져올 수 있다. 이 경우 공간의 비효율적 이용도 최소한 발생하게 된다. 더욱 심각한 경우는 배관이 놓인 이후 놓여야할 설비의 공간이 불충분해지거나 설계에 따라 놓여야할 다른 파이프 스트레치를 더이상 배치할 수 없게되며, 또한 큰 부품의 배관을 들어내거나 재구축하는 경우도 있고, 구축시간의 지연 및 이에따른 다른 구축공정의 지연이 발생할 수 있다.

구축과정에서 발견된 부정확성을 교정하기 위해 배관공은 추가 굽힘부를 설치하거나 파이프편을 절결하여 파이프 스트레치를 조절하게 된다. 이 작업은 파이프 용접이나 추가 접합부의 삽입이 수반되므로 추후 누설 등의 문제가 발생할 수 있으며, 특히 추가 접합이 매우 부정확하게 설치될 경우 문제가 매우 심각해진다. 오늘날의 기술을 이용할 때 일평편 이상, 즉 모든 굽힘부를 동일 평면에 놓을 때의 일평면 이상에서 파이프를 정밀하게 굽히는 것이 실질적으로 불가능하다.

종래기술로서, 캐나다 특허 CA 970962에 개시된 한 툴은 파이프 종방향 중앙선을 결정하기 위해 사용된다. 이 툴은 1/4원 형상의 눈금자 부재와 이 눈금자부재에 부착된 각도부재로 구성된다. 각도부재에는 레벨계가 설치된다.

미국특허 US4625531호에는 파이프 벤딩머신이 공지되어 있으며, 이 벤딩머신을 이용하여 상호 180도 회전된 연속 굽힘부를 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 굽힘부의 굽힘공정은 임의 등급수로 회전하는 것으로서 이에 대한 설명이 없다.

본 발명은 원통체 스트레치(연속으로 뻗는 배관 등과 같은 것), 예를들면, 파이프 스트레치, 핸드 레일, 스테어 리프트 레일 과 같은 연속하는 스트레치의 설계, 제조 및 굽힘을 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 방법을 행하는 툴, 이 툴의 응용, 이 방법과 함께 사용되는 파이프 및 정착물의 스트레치, 구축방법 및 구축파라메터를 결정하기 위한 시스템에 관한 것이다.

도 1은 공지된 파이프 스트레치의 제조방법를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 원리를 나타내는 도면.

도 3은 공지된 방법에 따라 설계된 파이프 스트레치를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 방법에 따라 설계된 파이프 스트레치를 나타내는 도면.

도 5는 도 3 및 도 4의 도면을 위한 콤파스 점을 나타내는 도면.

도 6 및 도 7은 다른 절결각도를 갖는 2개의 굽힘부와, 이들 중심선이 어떻게 규정되는 가를 나타내는 도면.

도 8은 회전각도를 측정하기 위한 툴을 나타내는 도면.

도 9는 소정의 회전각도로 조립된 파이프편과 굽힘부를 나타내는 도면.

도 10 - 도 13은 벤딩머신에서 파이프의 굽힘을 나타내는 도면.

도 14는 본 발명에 따른 툴을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명에 따라 그래픽으로 파이프 스트레치를 나타내는 다른 방법을 나타내는 도면.

도 15a는 특정 회전각도의 심볼을 나타내는 도면.

도 16은 구축방법 및 구축 파라메터를 결정하기 위한 시스템을 나타내는 도면.

상기 문제, 파이프 스트레치의 제조방법과 관련된 기타 여러문제를 해소하기 위해 본 발명은 등측법에 기초하여 파이프편의 배향을 결정하기 위해 xyz좌표 외에도 다른 파라메터를 이용하는 파이스 스트레치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1구성특징에 따르면, 파이프 또는 유사체의 스트레치 설계방법으로서, 파이프 스트레치가 최소한 파이프편과 정착물을 포함하며, 정착물의 배향은 제1파이프편에 대해 정착물의 절결각도와, 규정된 공간방향에서 파이프편의 종축을 중심으로 정착물의 회전각도로 주어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2구성특징에 따르면, 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조방법으로서, 상기 파이프 스트레치는 최소한 정착물 및 제2파이프편을 포함하며, 파이프편은 규정된 공간방향의 일측면으로 배열되고, 정착물은 소정의 절격각도fh 주어져 파이프 편에 끼워지며, 정착물은 규정된 공간방향에 대해 측정된 소정의 회전각도로 회전된다.

본 발명의 제3구성특징에 따르면, 굽힘공정으로 파이프 또는 유사체의 스트레치 중 최소한 부품을 제조하며, 여기서 굽힘부는 일정길이의 파이프에서 굽혀지는 제조방법으로서, 상기 굽힘부는 소정의 굽힘각도 및 회전각도로 굽혀지고, 회전각도는 소정길이의 파이프의 규정된 측면에 대해 측정되고, 소정길이의 파이프가 조립될 때 규정된 공간방향으로 향하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성특징에 따르면, 파이프 또는 유사체 스트레치 중 최소한 부품을 제조하기 위한 소정길이의 파이프에 관한 것으로서, 종축에 대해 평행한 일측을 따라 마크를 포함하고, 이 마크는 소정길이의 파이프의 조립시에 규정된 공간방향으로 마주하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성특징에 따르면, 파이프 또는 유사체 스트레치 제조를 위해 파이프편 또는 정착물과 결합하는 2개 이상의 다리를 가진 정착물에 관한 것으로서, 이 정착물은 최소한 각 다리의 단부 또는 그 부근에 위치하는 마크를 포함하고 이 마크는 정착물 조립시에 규정된 공간방향으로 향하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성특징에 따르면, 파이프 또는 유사체 스트레치 제조에 사용되는 툴의 응용에 관한 것으로서 파이프 편 또는 원형단면의 정착물의 둘레를 따라 각도를 측정하는 수단, 기준면을 결정하고 다른 파이프편 또는 접속된 다른 정착물의 회전각도를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성특징에 따르면, 파이프면 또는 원형단면을 갖는 정착물의 둘레를 따라 각도를 측정하는 수단과 기준면을 결정하는 수단을 포함하는 툴로서, 각도측정수단 및 기준면 결정수단은 전자레벨계 및 각도게이지를 갖는 전자회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성특징에 따르면, 파이프 스트레치를 제조할 때 구축방법 및 구축 파라메터의 선택을 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 제1저장장치, 제2저장장치, 제3저장창치, 평가유니트, 연산유니트, 디스플레이 또는 프린트유니트을 포함하며, 상기 제1저장장치는 제조 한정 파라메터용으로서 굽힘반경, 유용 부품에 대한 플랜지 전체치수, 최대 굽힘반경, 최소파지길이, 벤딩머신용 굽힘부들 간의 최대 파이프 길이 등과 같은 제조 조건을 한정하는 파라메터를 포함하고, 상기 제2저장장치는 X방향으로의 유효길이, Y방향으로의 유효길이, Z방향으로의 유효길이, 내향접속방향, 외향접속방향과 같은 사이트 특정 파라메터를 입력하기 위한 것이며, 상기 제3저장장치는 파이프 스트레치용 목표편차와 같은 옵션 파라메터를 입력하기 위한 것이며, 상기 평가유니트는 상기한 여러 파라메터를 기초로, 파이프 스트레치의 굽힘조건이나 조립부품을 통한 제조 조건이 올바른 것인가의 여부를 판정하며, 상기 연산유니트는 저장된 파라메터를 기초로, 굽힘/절격각도, 굽힘부용 회전각도, 파이프의 직선길이와 같은 파이프 스트레치용 구축 파라메터를 결정하고, 상기 디스플레이 또는 프린트 유니트는 상기 굽힙/절결각도, 회전각도 및 길이를 바람직하게는 파이프 스트레치의 그랙픽 형태로 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 청구범위의 종속항에서 설명하고 있다.

본 발명은 다음과 같은 이점을 갖는다.

-배관공정작업이 쉬어지고, 작업자에게 주어지는 작업량이 줄어든다. 질이 상대적으로 낮은 전문가를 사용할 수 있다.

-작업시간이 감소되고, 많은 경우 동일 업무에 대해 종전에 비해 1/2 공정이 된다.

-정밀성이 상당히 높아진다.

- 재료 소모가 줄고 작업실수가 줄어든다.

-사전 조립 작업을 미리 많이 행할 수 있다.

-생산성 및 업무 만족도가 높아진다.

본 발명의 원리는 같은 비용으로 고가의 새로운 장비를 사용하지 않고도 행할 수 있으며, 본 발명의 방법은 학습이 용이하다. 기존의 등측도법을 여전히 사용할 수 있으면서도 단지 작은 변경만을 행할 수 있다.

도 1은 파이프 스트레치(파이프 형태의 배관)를 제조하는 공지의 등척법(isometric method) 원리를 나타낸다. 파이프 스트레치의 중심선은 굵은 선 1로 나타냈다. 도면에서 파이프 스트레치는 제1 파이프편(1a), 제2파이프편(1b) 및 제3파이프편(1c)으로 구성되고, 제1 및 제2파이프편(1a)(1b)은 굽힘부(2)를 사이에 두고 결합하고, 제2 및 제3 파이프편(1b)(1c)은 굽힘부(3)를 사이에 두고 결합한다. 굽힘부(2)는 소정의 절결각도k를 가지고 있으며, 통상 미리 이 절결각도로 제조된다. 한편 이 절결각도는 매우 정밀하다. 제2파이프편(1b)은 길이 L을 가지고 있으며, 또한 미리 절단된다. 도면으로부터 제2파이프편(1b)은 굽힘부(2)에 원점을 두는 좌표시스템의 좌표 x1, y1, z1의 한점에서 결합하게 됨을 알 수 있다. 좌표x1, y1, z1은 상호 직각으로 되어 가상의 직육면체 박스를 형성하며, 여기서제1파이프편(1b)은 이 박스의 대향 코너 사이를 이어주는 대각선을 형성하고, 굽힘부(2)는 그 중 한쪽 코너에 위치하고 다른 굽힘부(3)는 그 대향측 다른 코너에 위치한다. 이와 같은 파이프편(1b)의 배향으로 각도 k는 수평면에 놓인 각도β로, 그리고 수직면 위에 놓인 각도α로 결정될 수 있다. 각도 αβ는 도면에 도시하지 않았지만 공지의 공식을 통해 얻을 수 있다. 파이프 배관방법은 xyz방향으로 파이프편을 정렬하기 위해 여러가지 기술로 발전하였다. 벽과 플로어에 마크를 두거나 이러한 목적으로 예를들어 45도의 최공통각도를 결정하기 위해 종래의 정신적 레벨의 사용이 이러한 기술에 속한다. 그러나 이들 기술은 높은 불확실성을 일으키며 한 굽힘부에서 다음 굽힘부에 걸쳐 오차가 수반되면서 누적되어 총체적으로는 누적오차가 대단히 커진다.

도 3은 종래의 방법으로 사용되는 치수로 나타낸 파이프 스트레치를 보여준다. 예를들어 파이프편(4)에 대해 150mm 길이가 주어져 있다. 파이프편은 굽힘부에서 45도의 절결각도를 형성하며, 파이프편(5)과 인접한다. 파이프편(4)은 굽힙부(7)로 연장되며, 이 굽힙부(7)는 수평 125mm, 굽힘부(6)로부터 수직 83mm이다. 수직길이 83mm는 가상박스의 높이를 구성하고, 박스의 베이스의 치수는 106mm 및 66mm이다.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 원리를 나타낸다. 이것도 또한 파이프편(1b) 둘레에 그려진 가상박스(B)를 가진다. 이 도면은 도 1의 공지방법과의 비교를 용이하게 하기 위한 것이지만 박스의 측벽치수는 본발명에 따른 새로운 방법을 사용할 때는 관련이 없이 실질적으로 완벽하지만 절단각도k는 관련이 있다. 도 3에는 또한다른 각도δ가 있다. 이 각도δ는 수직에지(10)와 대각선(12) 사이에 위치하는 각도이며, 여기서 수직에지(10)는 박스(B)에서 굽힘부와 대향하는 단면(11) 상에 그리고 굽힘부(3)와 연관된 대향측에 위치하고, 대각선(12)은 단면(11) 상에 위치하면서 단면상의 굽힘부(3)와 이 굽힘부(3)에 대향하는 코너(13) 사이에 위치한다. 즉 각도δ는 파이프편(1a)과 파이프편(1b) 사이의 회전각도 이다.

도 4는 도 3과 같은 파이프 스트레치를 보여주지만 여기서는 본 발명에 따른 방법의 원리를 나타내고 있다. 파이프편(4)을 다시 보면 인근 굽힘부(6)의 절결각도가 여기서도 45도 주어짐을 알 수 있다. 또, 굽힘부(6)의 회전각도는 38.5도로 주어진다. 가상박스의 단부면은 106mm 에지와 106mm 대각선으로 되어 회전각도를 표시하고 있다. 그러나, 파이프 스트레치의 제조를 위해 이러한 치수를 줄필요가 없다. 등척도로 파이프 스트레치를 제조하는 것이 가장 실용적이지만 다른 방법, 예를들면 평면도 또는 테이블로서 이것을 제조하는 것도 가능한 것이다.

상기 및 다음에 설명하는 본발명의 원리는 배관구축의 진보된 형성을 위해 설명되고 있지만 이러한 원리는 변형이 가능하며, 파이프 굽힘부에서 바른 각도의 제어를 확인하여 유지하기 위해 전통적인 배관공사에도 이용될 수 있다.

도 6 및 도 7에는 굽힘부를 통해 중앙선이 어떻게 규정되는가를 나타내기 위해 2개의 굽힘부를 보여주고 있다. 도 6의 굽힘부(20)는 90도의 절단각도를 가지고 있다. 제1중앙선(21)은 굽힘부(20)의 제1개구(22)에서 단면으로 통상 뻗으며, 제2중앙선(23)과 만날 때까지 굽힘부(20)를 통과한다. 여기서 제2중앙선(23)은 굽힘부(20)의 다른 개구부(24)로 통상 뻗는다. 이 경우 2개의 중앙선 사이의 교차점(25)은 굽힘부(20) 외측으로 떨어진다. 교차점(25)과 개구(22)(24) 사이의 거리는 각각 굽힘부의 전체길이가 된다.

도 7은 45도 절결각도를 갖는 굽힘부(30)를 나타낸다. 교차점(35)은 굽힘부(30) 내측의 중앙선(31)(33) 사이로 떨어지며, 굽힘부(30)의 전체길이(36)는 굽힘부(20)의 전체길이(26) 보다 짧다.

도 8은 본 발명의 방법에 따라 파이프 스트레치를 제조하기 위해 사용되는 툴(40을 나타낸다. 이 툴은 플레이트(41)로 구성되며, 이 플레이트(41)에 만곡절결부(42)가 형성된다. 이 절결부는 툴(41)이 사용되는 파이프(43)의 곡률반경과 대략 같은 곡률반경을 가진다. 절결부(42)를 따라 눈금자(44)가 배치되며, 이 눈금자는 중간부분이 0도가 된다. 플레이트(41)의 에지(45)들 중 하나에는 레벨계(46)가 배치되며, 이 레벨계는 0도에서 절결부와 접선을 이루는 선에 대해 평행하게 위치하여 수평면을 결정하는데 사용된다.

레벨계(46)가 수평일때 마크(47)가 0도와 일치하여 파이프(43)를 따라가며 , 이 마크(47)는 직립으로 배치될 수도 있다. 파이프(43) 둘레의 어떠한 각도도 마크(47)를 기준으로 측정될 수 있다. 도면에서 마크(48)는 30도를 나타낸다.

도 9는 파이프편(50) 및 파이프편(51)의 일부를 나타낸다. 이들 파이프 사이에는 굽힘부(52)가 배치되는 한편, 이들 파이프에 결합한다. 마크(53)는 파이프편(50)에 만들어진다. 이 마크는 종방향축에 대해 평행하게 파이프편(50) 전체를 따라 뻗는다. 유사한 마크(54)가 굽힘부(52)에 형성된다. 마크(53)는 일정 설정방향으로, 바람직하게는 상향으로 배향되도록 형성된다. 마크(54)는 굽힘부(52)의 최단측을 따라 배열되며, 마크(54)가 위로 돌려져 있을 때 파이프편(51)이 결합하는 굽힘부(52)의 다리가 위로 향한다. 파이프편(50)과 파이프편(51) 사이의 회전각도δ형성하기 위해 마크(54)는 마크(53)로부터 각도δ에 대응하는 등급 수만큼 회전한다. 정확한 회전각도는 예를들어 도 8의 툴(40)을 이용하여 측정한다.

도 10 - 12는 파이프(61)의 굽힘을 위한 벤딩머신(60)을 나타낸다. 벤딩머신(60)은 홈(63)이 형성되는 한편 파이프(61)의 곡률과 대응하는 곡률을 갖는 벤딩 헤드(62)를 포함한다. 벤딩머신(60)은 또한 유지용 턱(64)을 포함한다. 일정길이의 파이프(61)가 머신에 놓일 때, 먼저 유지용 턱(64) 및 벤딩헤드(62)가 서로 분리되고, 파이프는 이들 사이에 삽입된다. 그리고, 유지용 턱(64) 및 벤딩헤드(62)가 파이프(61) 둘레로 함께 모인다. 파이프(61)를 구부리기 위해 벤딩헤드(62)는 도 12와 같이 회전축을 중심으로 특정각도로 회전한다. 이 구부림 각도는 여러 굽힘부에서의 절결각도와 대응한다.

도 10을 참조하면, 일정길이의 파이프(61)는 벤딩머신(60)에 장착된다. 굽힘부(65)는 미리 선행 벤딩공정으로 구부려지며, 이 새로운 굽힘부는 기존의 굽힘부(65)에 대해 특정 회전각도를 가지며, 이 회전각도는 예를들어 도 4에서 굽힘부(6)와 같이 투시도로 주어진다. 일정길이의 파이프에는 0도를 규정하는 종방향 마크가 미리 설치될 수도 있다. 새로운 굽힘부에 정확한 회전각도를 주기 위해서는 단지 종방향축을 중심으로 정확한 등급수를 통해 일정길이의 파이프를 회전시키면 된다. 이러한 목적을 위해 벤딩머신은 도 13에 도시한 바와같이 예를들어 유지용 턱(64) 또는 벤딩헤드(63) 상에 눈금자를 배치할 수도 있다. 이 방법에 따라 더이상 선행 굽힘부가 뻗어가는 방향에 대해 생각할 필요가 없으며, 그 이유는 정확한 회전각도가 0도 마크로부터의 등급수로서 항상 주어지기 때문이다. 임의 방향으로 임의개수의 굽힘부가 연속길이의 파이프에 대해 매우 정밀하게 구부려질 수 있다. 따라서 파이프 결합을 위한 요구조건이 크게 감소할 수 있다.

상기 방법으로, 실내에서 굽힘부의 회전위치에 대해 걱정할 필요가 없다. 굽힘부의 공간위치는 회전각도δ, 파이프길이 L로 주어지며, 박스B의 치수는 따라서 더 더이상 관심을 둘 필요가 없으며, 파이프 스트레치의 기하학적 표현도 단지 파이프의 절결각도k, 회전각도δ, 길이 L을 표시하는 것으로 된다.

본 발명에 따른 방법에 의하면 일정 설정방향으로 배향된 기준선이 항상 있다. 이 방향은 바람직하게는 상향이며, 파이프와 굽힘부에는 조립중에 상향으로 향하는 마크가 미리 설치되어 있다. 굽힘부가 일측 다리를 갖는 파이프편과 결합할 때 이 굽힘부는 굽힘부의 회전각도로 주어지는 등급수를 통해 파이프편의 종방향축을 중심으로 회전한다. 파이프 작업자는 굽힘부의 타측 다리가 목표방향을 지시하고 있음을 알 수 있으며, 다음 파이프편이 원하는 목표위치에서 정확히 종료될 것을 알 수 있다.

발생되는 어떠한 오차도 다음 굽힘부로 파급을 주지않으며, 그 이유는 굽힘부의 회전각도가 항상 한 설정의 공간방향으로부터 측정되고, 선행 파이프편의 종료점과 관련하여 배향되지 않기 때문이다.

도 14에는 본 발명에 따른 툴(17)을 도시한다. 툴은 절결부(72)가 형성된 플레이트(71)를 포함한다. 마크(73)는 절결부 중간에 형성되어 0을 표시한다. 툴은또한 표시부(74)를 갖는 전자레벨계를 포함한다. 전자레벨계는 푸시버튼(75)을 이용하여 임의 각도위치에서 0으로 설정될 수 있어 어떠한 각도위치에서도 0도를 형성할 수 있다. 다른 푸시버튼(76)을 이용하여 레벨계를 다시 설정 할 수 있으므로 표시부에 나타난 각도는 수평면에 대한 각도가 된다. 전자레벨계의 전자부분은 당분야의 통상의 기술자에게는 이미 잘알려 있으므로 자세히 설명하지 않는다.

전자 툴이 사용될 때 올바른 회전각도가 표시될 때까지 파이프 상의 0도마크로부터 회전이 되므로 이 때 마크(73)는 올바른 회전각도에 있게되며, 굽힘부가 이 각도에서 끼워진다. 0도로 표시부를 설정하게 됨에 따라 상대각도, 즉 각도들 간의 차도 측정할 수 있으며, 이것은 종종 유용하게 쓰일 수 있으며, 내부 메모리에 이들 각도를 저장하는 것도 가능하다.

툴(70)에는 레이저빔(78)을 방출하는 레이저(77)가 설치될 수도 있으며, 예를들어 이 레이저빔은 전자레벨계에 의해 나타낸 것과 같이 수평면에 대해 동일한 각도를 갖게된다.

한 파이프 직경과 일치하는 절결부가 배치되는 툴 대신에 여러 파이프 직경에 맞게 사용될 수 있는 툴을 제조하는 것도 가능하다. 일실시예로서(도시안됨) 이 툴은 예를들어 상호 직각인 2개의 다리를 가질 수 있다. 이 툴은 한점에서 각 다리가 파이프와 접하는 방식으로 파이프에 대해 놓인다. 툴의 0점위치는 다리들이 만나는 곳이다. 전자툴에 의해 올바른 회전각도가 표시부에 나타날 때까지 초기위치로부터 툴을 회전시킴으로써 회전각도를 결정하고, 툴의 0점위치에 직접 대향하는 파이프 상의 한점을 마크하는 것도 가능하다.

0도규정을 위한 종방향 마크가 미리 설치되지 않은 파이프를 마크하기 위해 툴(70)에 스크라이버(70)를 설치한다. 툴은 또한 일측 에지를 따라 롤러(80)를 설치하고 있다. 롤러(80)의 외측에지와 스크라이버(79) 사이의 간격은 절결부(72)와 동일한 곡률을 갖는 파이프의 반경에 대응한다. 지지부에 파이프를 두고, 지지부에 대해 롤러(80)가 파이프에 대해 스크라이버가 배치되는 상태로 파이프를 따라 툴(70)을 통과시켜서 파이프를 따라 마크가 형성되게 할 수도 있다.

전자레벨계가 상대적으로 고가이므로 다른 곡률반경을 갖는 절결부를 설치하여 다른 직경의 파이프에도 맞도록함으로써 플레이트(71)로부터 다른 플레이트로 이동하는 시키는 것이 바람직하다. 또한 이 레벨계가 종래의 직선형레벨계, 릴 등에 대해 이동이 가능하도록 하는 것도 바람직하며, 필요하다면 레벨계를 갖는 전체 플레이트(71)를 다른 툴에 끼울 수도 있다.

도 15는 기하학적으로 파이프 스트레치를 나타내는 것으로서, 이것은 도 4에 도시한 것 대신에 사용될 수 있는 것이다. 도 15의 방법에서 이점은 적은 공간을 요하고 통신이 용이한 정보를 직접 읽거나 줄수도 있다는 점이다. 이것은 변환없이 정보를 이용하는 것이 보다 용이하고 파이프 스트레치의 형상을 고려할 필요가 없다.

한 각도로 굽힘부를 그리는 대신에 도 15에는 등급수로 굽힘부를 위한 구부림 각도 및 절결각도만을 단지 나타냈다. 회전각도 또한 기준방향(상향)으로부터 회전방향 및 등급수로 주어진다. 도 15a에 굽힘부를 위한 회전각도를 규정하는 원리를 심볼로 표시하였다. "+" 는 파이프 스트레치의 개시점에서 목표점으로 진행하는 방향으로 본 시계방향에서의 굽힘부의 회전을 나타내고, "-" 는 반시계방향에서 굽힘부의 회전을 나타내며, 등급은 상향방으로부터 카운트한다.

화살표(90)는 파이프 스트레치를 구축하기 위한 개시점과 진행방향을 나타낸다. 도 5에 대응하는 심볼은 도면에 부가되어 파이프 스트레치가 설치되는 선박 또는 빌딩에 대해 방향을 한정한다. 도 15에 도시한 예에서 파이프 스트레치의 제1 소자는 직선길이 35mm 파이프(91)이다. 그리고 다음소자는 직립(회전각도 0도)을 나타내는 90도 굽힘부(92)이고, 그 다음소자는 직선길이 330mm 파이프(93)이며, 이어서 반시계방향으로 90도 회전한(즉 구축방향에서 볼때 좌측으로 지시한 곳) 35도 굽힘부(94)이다. 그 다음으로 직선길이 1060mm 파이프가, 그다음으로 180도 회전한(수직하향 방향) 굽힘부(96)가 오며, 이 굽힘부(96)에 이어 직선길이 492mm 파이프(97)가 온다. 그리고 이어서 0도 회전한(즉 직립한) 90도 굽힘부(98)가 오고 다시 직선길이 500mm 파이프(99)가 이어진다.

도 16은 파이프 스트레치를 위한 파이프의 절결각도/굽힘각도, 회전각도 및 길이를 산출하기 위한 시스템을 나타내는 흐름도이다. 이 시스템은 예를들어 휴대용 PC 또는 포켓 컴퓨터에서 컴퓨터 프로그램을 통해 수행될 수도 있다.

미리 입력되는 파라메터는 파이프 정착물(박스 100으로 표시함)의 굽힘 또는 결합을 통해 구축될 수도 있다. 이들 파라메터로는 파이프 굽힘부의 굽힘반경과, 단부 플랜지를 위한 전체치수, 이용가능한 벤딩머신용 최대 굽힘 반경, 벤딩머신의 최소 파지길이, 벤딩머신이 취급할 수 있는 파이프의 최대 직선길이, 기타 유사한 파라메터를 들 수 있다. 이들 파라메터는 공정을 이동할 때 통상 같은 값을 갖게되지만 파이프 정착물의 변경이나 새로운 벤딩머신이 사용될 때는 변경될 수도 있다.

"101"에서 사용자는 구축 사이트에 대해 특정의 파라메터를 입력한다. 단순한 경우 x, y 및 z 방향에 유용한 길이가 된다. 3차원체(103)가 이러한 점을 보여주기 위해 도시되었다. 그러나, 3차원체(103) 내에 강고한 링 이나 설비와 같은 부재의 치수와 위치를 입력할 수도 있다. "104"에서 사용자는 추가 사이트용 특정 파라메터, 즉 x,y,z 방향으로 내향 파이프의 방향과, x,y,z방향으로 외향파이프의 방향을 입력한다. 내향파이프의 예로는 펌프노즐을 들 수 있고, 외향파이프의 예로는 압력용기노즐을 들 수 있다. "105"에는 하부코너(106) 부근의 내향파이프와 최상부코너(107)에서의 외향파이프를 도시하고 있다.

"108"에서 작업자는 파이프 스트레치에 대한 바람직한 코스를 지정한다. 이때는 편차 타입을 주어 표현할 수 있을 것이다. 파이프 스트레치의 직선 길이가 가능한 가장길 때, 즉 굽힘부의 굽힘각도/절단각도가 가능한 가장 작을 때 최대편차가 존재한다. 이 경우를 "109"의 굽혀진 파이프 스트레치(110)로 나타냈다. 굽힘부(112) 앞에는 작은 길이의 파이프(111)가 있다. 그 이유는 벤딩머신이 파이프(111)의 길이로 나타낸 특정 파지길이를 가지고 있기 때문이다. 가장 긴 길이의 파이프(113) 뒤에는 굽힘부(114) 및 작은 길이의 파이프(115)가 있다. 가장 긴 파이프의 직선 스트레치가 가능한 가장 짧을 때, 즉 굽힘부의 굽힘각도/절결각도가 대략 직선일 때 최소편차가 된다. 이 경우를 "116"으로 나타냈다. 여기서 짧은 직선길이 파이프(117)에 이어 90도 굽힘부(1118) 및 직선형 파이프(119)가 이어지며, 계속해서 다시 90도 굽힘부(120) 및 직선형 파이프(121)가 이어진다. 편차 타입의선택은 환경에 따라 다르다. 다른 설비의 위치조절을 위해서나 저장 공간 등의 목적으로 3차원체(103) 내에 가능한 많은 공간을 남겨둔다면 바람직하여, 이 경우 최소편차를 선택하는 것이 바람직하다. 필수적인 것은 아니지만 파이프의 전체길이를 제한하고 예각형 굽힘부를 회피하는 것이 바람직하며, 이때는 최대편차를 선택하는 것이 바람직하다. 최소편차와 최대편차 중간을 또한 상정할 수 있다. 이것은 예를들어 최대편차의 백분율로 표시할 수 있을 것이다. 편차 사양으로서 목표 파이프 코스를 표현하는 대신 여러 가지 방법, 예를들어 파이프의 최대길이, 제1굽힘부에 대한 목표 절결각도/굽힘각도에 대한 계획을 표시하여 이러한 파라메터를 규정할 수도 있다.

"122"에는 내향 파이프가 y방향으로 놓이고, 외향파이프가 z방향으로 놓일 때 최대편차의 일예를 나타낸다.

이들 파라메터가 시스템에 주어지면, 가능한 구축방법이 점검된다. 통상 굽힘으로 파이프 스트레치를 제조하는 것이 바람직한데 그 이유는 이 방법이 작업량을 줄이고 누설을 보다 확실히 방지하고 사용재료도 절약할 수 있기 때문이다. 따라서 파이프 스트레치를 굽힐 수 있는가의 여부를 확인하기 위해 이 시스템은 연산을 행한다(123). 굽히는 것이 가능하지 않다면 사용가능한 부품으로 조립을 할 수 있는가의 여부를 확인하기 위해 또다른 연산을 행한다. 그리고 그 결과를 디스플레이를 통해 사용자에게 연락한다(124, 125). 이들 연산을 위한 알고리즘은 공지된 것이지만 수동으로 행할 때는 매우 긴 작업이 된다.

그러면, 사용자는 굽힘작업과 부품에 의한 구축 간의 선택을 한다(126). 시스템으로부터 파이프 코스의 도면을 프린트하는 것을 요청할 수도 있다(127). 이 경우 시스템은 절결각도/굽힘각도 및 파이프길이를 연산할 뿐만 아니라 각 파이프 굽힘부를 위한 회전각도도 연산한다. 이들 파라메터를 도면에 부가하며, 배관공은 도면을 기초하여 파이프 스트레치를 굽히거나 조립하는 것을 용이하게 할 수 있다(128). 지면에 도면을 프린트하는 대신 디스플레이에 나타낼 수도 있음은 자명한 것이다. 파라메터를 도면 프로그램에 전달하여 구축작업 중에 사용할 수도 있다.

이상의 설명은 파이프 및 파이프 스트레치를 설명하고 있지만, 본 발명은 한 장소에서 다른 장소로 뻗으면서 한번 이상의 굽힘부, 블랜치(branch) 등이 있는 다른 길고 좁은 원통형, 환형체에 대한 설계, 제조, 굽힘작업에도 적용이 가능하다.

상기 설명에서 사용된 용어 정착물은 파이프 스트레치에 결합되는 굽힘부, 브랜치 부재, 새들(saddle), 아마추어(armature) 및 기타 부품을 포함한다. 예를들면 이것은 또한 플랜지, 펌프와 일체로된 노즐, 필터, 등 파이프 스트레치와 접속되는 것들을 포함한다.

본 발명은 다음의 특허청구의 범위 및 이에 상당하는 내용들에 의해서만 한정되며, 용어 파이프는 매우 일반적이면서도 넓은 의미로서, 원통형, 단면이 대략 환형이면서 특정 길이를 갖는 모든 형상체를 포함한다.

본 발명의 원리는 주로 선박에서의 배관(파이프 스트레치)에 대해 설명하고 있지만 특성상 파이프 또는 파이프형 부재가 특별한 목적으로 구축을 위해 결합되는 곳이면 어디든지 적용이 가능하다.

Claims (16)

1. 파이프 또는 유사체의 스트레치 설계방법으로서, 상기 파이프 스트레치는 최소한 제1 파이프편(1a), 제2파이프편(1b) 및 이들 제1파이프편(1a)과 제2파이프편(1b)을 연결하는 정착물(2)을 포함하고, 제2파이프편(1b)이 정착물(2)로부터 특정 규정된 방향으로 배향되며, 이 규정된 방향은 일조의 파라메터로 주어지고, 이들 파라메터 중 하나는 정착물의 절결각도(k)가 되는 방법에 있어서,

   정착물(2)에 대한 제2파이프편(1b)의 방향은 정착물(2)의 절결각도(k) 외에도 규정된 공간간향과 관련하여 제1파이프편(1a)의 종축을 중심으로한 정착물(2)의 회전각도(δ)로 결정되며, 이 회전각도(δ)는 제2파이프편(1b)의 방향에 대한 파라메터로서 파이프코스의 그래픽 도시로 표시되는 것을 특징으로 하는 파이프 또는 유사체의 스트레치 설계방법.
2. 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조방법으로서, 상기 파이프 스트레치는 최소한 파이프편(1a) 및 정착물(2)을 포함하는 것에 있어서,

   상기 파이프편(1a)의 일측은 규정된 공간 방향으로 위치하고, 상기 정착물(2)은 소정의 절결각도(k)를 가지고 파이프편(1a)이 끼워지는 한편, 상기 규정된 공간방향에 대해 소정의 회전각도(δ)로 회전하며, 절결각도(k) 및 회전각도(δ)에 의해 규정되는 소정의 공간방향에서 상기 정착물(2)을 정렬하기 위해 이 정착물(2)의 회전각도(δ)는 상기 규정된 공간방향과 연관하여 측정되는 것을 특징으로 하는 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 규정된 공간방향으로 향하는 파이프편(1a) 측면에 마크(53)가 위치하는 것을 특징으로 하는 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 정착물(2)에 마크(54)가 위치하고, 마크(54)가 상기 규정된 공간방향으로 향하고 있을 때, 상기 정착물(2)은 특정 공간배향이 되며, 정착물(2) 상의 마크(54)가 파이프편(1a)의 마크(53)로부터 일정각도(δ) 떨어져 위치할 때까지 상기 정착물(2)이 파이프편(1a)의 종축을 중심으로 회전하며, 상기 일정각도(δ)는 정착물(2)의 소정의 회전각도에 대응하는 것을 특징으로 하는 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 규정된 공간방향이 상향인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 굽힘을 통해 파이프 또는 스트레치중 최소한 부품을 제조하는 방법으로서, 최소한 하나 이상의 굽힘부(64, 65)는 소정의 굽힘각도(k)로 일정길이의 파이프(61)로 굽혀지는 것에 있어서,

   상기 일정길이의 파이프(61)의 일측은 규정된 공간방향으로 배향되고, 일정길이의 파이프(61)는 규정된 공간방향에 대해 소정의 선택가능한 회전각도(δ)로 회전하며, 이 회전각도(δ)는 규정된 공간방향과 관련해 측정되는 한편 파이프 스트레치의 제조 중에 굽힘부(64, 65)의 방향에 대한 결정 파라메터이며, 이 굽힘부(64, 65)는 이후 소정의 굽힘각도(k)로 구부려지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 일정길이의 파이프(61)를 따라 마크가 배치되며, 이 마크는 조립된 경우 규정된 공간방향으로 마주하며, 굽힘부(64, 65)의 굽힘 전에 상기 일정길이의 파이프(61)는 상기 마크에 대해 측정된 회전각도(δ) 만큼 소정의 회전각도(δ)를 통해 종축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
8. 파이프 또는 유사체의 스트레치 중 최소한 부품을 제조하기 위한 파이프편에 있어서,

   종축과 평행한 일측을 따라 위치하는 마크(53)를 포함하고, 이 마크(53)는 파이프편(53)의 조립시 소정의 규정공간방향으로 향하는 한편 정착물(52)이 파이프편(50)에 끼워지는 곳에서 기준마크로서 사용되며, 상기 정착물(52)은 규정된 공간방향에 대해 소정의 회전각도(δ)를 통해 회전하며, 정착물의 회전각도(δ)는 규정된 공간방향에 대해 측정되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. 파이프 또는 유사체의 스트레치 제조용 파이프편 및 정착물들과 결합하는 한편 2개 이상의 다리를 포함하는 정착물에 있어서,

   최소한 상기 각 다리의 단부에 또는 단부 부근에 위치하는 마크(54)를 포함하고, 이 마크(54)는 정착물(52)의 조립시 규정된 공간방향으로 향하는 한편 제2정착물 또는 파이프편(51)이 정착물(52)에 끼워지는 곳에서 기준마크로서 사용되며, 제2정착물 또는 파이프편(51)은 규정된 공간방향에 대해 소정의 회전각도(δ)를 통해 회전하고, 제2정착물의 회전각도(δ) 또는 파이프편(51)은 규정된 공간방향과 관련하여 측정되는 것을 특징으로 하는 정착물.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 마크(53)(54)는 예를들어 파이프편(50)(51) 또는 정착물(52)로 그려지거나 프린트되는 연속 라인인 것을 특징으로 하는 정착물 또는 파이프편.
11. 파이프편 또는 원형단면을 갖는 정착물의 둘레를 따라 각도를 측정하는 수단과, 기준평면을 결정하는 수단을 포함하는 툴에 있어서,

    상기 각도측정수단과 기준평면 결정수단은 전자레벨계 및 각도 게이지(74)를 갖는 전자회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 툴.
12. 파이프 또는 유사체 스트레치의 제조에 사용되는 툴의 응용으로서, 파이프편 또는 원형단면을 갖는 정착물의 둘레를 따라 각도를 측정하는 수단과, 기준평면을 결정하는 수단을 포함하여 연결될 추가 파이프편(51) 또는 추가 정착물(52)의 회전각도를 측정하고, 추가 정착물(52) 또는 추가 파이프편(51)은 기준평면에 대해 소정의 회전각도(δ)를 통해 회전하며, 추가 정착물(52) 또는 추가 파이프편(51)의 회전각도(δ)는 기준평면에 대해 측정되는 것을 특징으로 하는 툴의 응용.
13. 제12항에 있어서,

    상기 각도측정수단(74)과 기준평면 결정수단은 전자레벨계 및 각도 게이지를 갖는 전자회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 툴의 응용.
14. 파이프 또는 유사체 스트레치의 제조에 사용되는 소정길이의 파이프 굽힘용 툴로서, 소정 위치에서 또한 소정 굽힘각도로 일정길이의 파이프를 굽히기 위한 공지의 굽힘수단을 포함하는 것에 있어서,

    툴 상의 기준점에 대해 종축을 중심으로 소정길이의 파이프(61)의 회전각도(δ)를 측정하기 위한 각도게이지(66)가 설치되어 소정길이의 파이프(61)의 기준측에 대해 소정의 선택가능한 방향으로 소정길이의 파이프(61)를 굽힐 수 있는 것을 특징으로 하는 굽힘용 툴.
15. 제14항에 있어서,

    각도 게이지(66)는 눈금자로서 벤딩머신의 개구 둘레에 배치되며, 상기 소정길이의 파이프(61)를 선도 하는 것을 특징으로 하는 굽힘용 툴.
16. 파이프 스트레치를 제조할 때 구축방법 및 구축 파라메터의 선택을 결정하기 위한 시스템에 있어서,

    상기 시스템은 제1저장장치, 제2저장장치, 제3저장창치, 평가유니트, 연산유니트, 디스플레이 또는 프린트유니트을 포함하며,

    상기 제1저장장치는 제조 한정 파라메터용으로서 굽힘반경, 유용 부품에 대한 플랜지 전체치수, 최대 굽힘반경, 최소파지길이, 벤딩머신용 굽힘부들 간의 최대 파이프 길이 등과 같은 제조 조건을 한정하는 파라메터를 포함하고,

    상기 제2저장장치는 X방향으로의 유효길이, Y방향으로의 유효길이, Z방향으로의 유효길이, 내향접속방향, 외향접속방향과 같은 사이트 특정 파라메터를 입력하기 위한 것이며,

    상기 제3저장장치는 파이프 스트레치용 목표편차와 같은 옵션 파라메터를 입력하기 위한 것이며,

    상기 평가유니트는 상기한 여러 파라메터를 기초로, 파이프 스트레치의 굽힘조건이나 조립부품을 통한 제조 조건이 올바른 것인가의 여부를 판정하며,

    상기 연산유니트는 저장된 파라메터를 기초로, 굽힘/절격각도, 굽힘부용 회전각도, 파이프의 직선길이와 같은 파이프 스트레치용 구축 파라메터를 결정하고,

    상기 디스플레이 또는 프린트 유니트는 상기 굽힙/절결각도, 회전각도 및 길이를 바람직하게는 파이프 스트레치의 그랙픽 형태로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 시스템.