KR200277665Y1 - 파이프절단장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 파이프절단장치에 관련되는 것이며, 특히 연속적인 절단작업이 이루어지도록 하고 절단면이 매끄럽게 처리되도록 함으로서 절단면에 대한 2차적인 가공이 불필요하도록 한 파이프절단장치이고, 이를 위해 본 고안에서는, 프레임(1), 이송스크류(2), 슬라이딩가이드(3) 및 콘트롤부(4)가 구비되며, 전후진하는 회전커터(11)가 구비되어 파이프(5)를 절삭하는 컷팅부(10)와; 이송스크류(2)를 회전시키는 구동부(20)와; 슬라이딩가이드(3)를 따라 좌우이동되며 파이프의 단부를 고정시키고 또한 셋팅된 속도로 회전시키는 이동대차(30)와; 점접촉하여 파이프의 외주면을 감싸는 스포팅부(40)와; 접촉센서(50)를 포함하여 구성되어 파이프를 연속적으로 절단하게되는 파이프절단장치에 관련한 것이다.

Description

파이프절단장치{cutting apparatus for pipes}

본 고안은 파이프를 연속적으로 원하는 길이만큼 절단하는 기계장치에 관련되는 것이며, 소재인 파이프가 축방향으로 전진되고 이어서는 회전커터가 파이프를 부분적으로 절단하게되고 다음으로는 파이프가 적절한 속도로 회전됨으로서 파이프절단이 이루어지도록 구성한 파이프절단장치에 관련되는 것이다.

파이프의 용도는 다양하고 그 규격이나 재질에 있어서도 여러종류가 사용되고 있다. 배수를 위한 배관용 파이프의 경우는 통상 긴 파이프를 연결하여 사용할 수가 있으나, 필요에 따라서는 길이가 긴 파이프를 일정한 길이로 절단하여 사용할 필요가 있게된다.

이러한 산업상의 필요에 의해 많은 파이프절단장치가 고안된 바 있고, 재래적인 방법으로는 산소용접기를 이용하거나 띠톱기계를 이용 또는 선반에서의 작업을 통해서 원하는 길이의 파이프를 얻었었다.

상기의 절단방법들은 절단면이 좋지못하다는 결점과 연속적인 작업에는 부적절하고 많은 인원이 요구된다는 문제점이 있어 산업적으로 다량으로 작업이 필요한 경우에는 적용이 적합치 못하다.

이하에서는 연속적인 절단작업이 가능토록 고안된 종래기술로서의 고속파이프절단기에 대해 설명하기로 한다. 상기 고속파이프절단기는 국내 실용신안등록번호 20-0229032호의 고안으로서 첨부되는 도 1은 이에 대한 전체 개략사시도에 해당된다.

그 구성을 살펴보면, 프레임 어세이(100)와, 상측부에 구동모터(104)를 구비하고 상기 구동모터(104)에 의해 동작되는 다수의 샤프트 및 기어로 이루어지되, 상기 샤프트에 연결된 톱날(101)이 동작되도록 일측부에 구비되며 하단부는 힌지축이 설치되고 상기 힌지축을 중심으로 회동하면서 다양한 직경의 파이프 소재를 절단하기 위한 기어박스유닛(102)과, 상기 프레임 어세이(100)의 상부에 설치되는 상기 기어박스유닛(102)의 톱날(101)에 의해 파이프를 절단할 때 파이프가 흔들리지 않도록 고정시켜주는 바이스유닛(108)과, 상기 바이스 유닛(108)의 일측부에 설치되고 파이프 소재를 절단위치로 이송할 수 있도록 파이프 소재를 클램핑하여 이동하는 이송클램핑 유닛(110)과, 상기 이송클램핑유닛(110)이 이동가능하도록 스크류바(120)에 끼워져서 설치되고 우측부에는 이송클램핑 유닛의 이송거리를 제어할 수 있도록 서보모터(116)가 구비되는 피딩유닛(106)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속파이프절단기에 관한 것이었다.

상기의 종래방식에 따른 고속파이프절단기에 있어서는, 톱날이 파이프를 절단할 시에 힌지축을 중심으로 회동되면서 절단이 이루어지는 구조를 이루게되며, 따라서 고정된 소재에 대해 톱날의 점진적인 삽입으로 절단이 이루어진다. 이러한 작업과정에서는 톱날에 많은 부하가 발생되고 직각으로 절단이 되지않을 가능성이 높다는 문제점이 있다.

또한, 상기의 종래기술에서는 파이프를 절단키위해 파이프의 단부를 고정시켜주는 것으로 상하로 이동되는 바이스를 사용하고 있으며 상기 파이프를 이송시킬때에는 상기 바이스를 파이프의 외면으로부터 탈착되게 하여 이송될 수 있도록 하는 바, 그 구조나 작동이 복잡하고 절단시 마다 바이스와 파이프의 접점이 항상 변하게 되어 정밀성이 요구되는 절단작업에는 적합치 못하다는 문제점이 또한 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안은, 회전커터가 전후로 최소한의 직선운동만을 하면서 회전되도록 하고 파이프의 외주면을 가압한 상태에서 절단작업 및 이송작업이 이루어짐으로서 일정한 접촉점을 형성시킬 수 있도록 하여 간단한 구조이면서도 정밀한 절단작업이 수행될 수 있는 파이프절단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 - 종래기술에 따른 고속파이프절단기에 대한 전체 개략사시도.

도 2 - 본 고안의 일 실시예에 의한 파이프절단장치의 정면도.

도 3 - 컷팅부에 대한 개략적인 구성을 보여주는 모식도.

도 4 - 본 고안의 일 실시예에 따른 이동대차의 상세 사시도.

도 5 - 본 고안의 일 실시예에 따른 주요부의 사시도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

1 : 프레임 2 : 이송스크류

3 : 슬라이딩가이드 4 : 콘트롤부

5 : 파이프 10 : 컷팅부

11 : 회전커터 20 : 구동부

30 : 이동대차 33 : 고정척

40 : 스포팅부 41 : 지지체

41a: 강구 41b: 하우징

42 : 고정판 43 : 위치조정볼트

50 : 접촉센서 60 : 받침판

상기한 목적달성을 위한 본 고안은, 프레임의 상면에는 이송스크류가 설치되고 상기 이송스크류의 양측으로는 슬라이딩가이드가 구비되며, 입력되는 절삭조건에 따라 파이프를 절단하도록 콘트롤부가 구비되는 파이프절단기에 있어서, 상기 프레임의 일측단부에 설치되며 회전커터가 구비되어 공급되는 파이프의 센터축에 대해 직각으로 상기 파이프의 내경까지 전진하게되는 컷팅부와; 상기 컷팅부가 형성되는 프레임의 반대측 단부에 형성되어져 상기 이송스크류를 회전시키는 구동부와; 상기 컷팅부와 구동부의 사이에서 상기 슬라이딩가이드와 이송스크류와 결합되어 좌우이동이 이루어지고, 파이프의 단부를 고정시키는 고정척이 구비되며 상기 고정척은 스텝모터에 의해 셋팅된 속도로 회전하게되는 이동대차와; 상기 컷팅부와 이동대차 사이에 컷팅부와 인접하여 설치되며 파이프의 외주면에 대해 점접촉하는 다수의 지지체가 구비되어 파이프의 단부를 감싸 지지구속하는 스포팅부와;공급되는 파이프의 단부와 접촉되게 상기 컷팅부와 인접한 프레임으로부터 설치되어 일정한 길이만큼만 파이프가 축방향으로 이동되도록 제어신호를 발생시키는 접촉센서;를 포함하여 구성되어 상기 파이프가 적재된 후 상기 콘트롤부에 의해 자동제어되면서 파이프의 연속절단 작업이 수행되는 파이프절단장치에 관한 것이다.

본 고안에 의한 파이프절단장치에 의하게되면, 연속적인 파이프절단 작업이 가능하게 됨과 동시에 공급되는 파이프가 항상 일정한 센터축상에 위치하게 됨으로서 정확한 수직면을 이루도록 파이프를 절단할 수 있는 이점과 절단면의 버어발생을 줄일 수 있어 2차적인 절단면 가공이 필요없게 되는 이점을 가지게 되는 특성이 있다.

상기 파이프절단장치는 길이가 긴 파이프 모체를 필요한 길이만큼씩 절단하기 위해, 파이프의 길이보다 큰 프레임이 구비되며 상기 프레임의 상면에 이송스크류와 한쌍의 슬라이딩가이드가 설치되고, 또한 자동제어가 이루어지도록하는 콘트롤부가 형성된다.

그리고 프레임(1)의 일측 단부측에는 회전됨과 동시에 전후로 이동되는 회전커터(11)가 구비되는 컷팅부(10)와 상기 컷팅부(10)의 반대측 단부에는 이송스크류(2)를 구동시키는 구동부(20)가 설치되며, 소재인 파이프(5)를 고정한 채 컷팅부(10)로 이동시키고 회전되도록 하는 이동대차(30)가 설치된다. 또한, 상기 컷팅부(10)에 인접하여 파이프(5)의 외주면과 점접촉하여 지지하게되는 스포팅부(40)와 상기 파이프(5)를 일정한 거리만큼 이동될 수 있도록 제어신호를 발생시키는 접촉센서(50)가 구비된다.

상기와 같은 구성에 의한 파이프절단장치에 의하면 파이프를 적재한 후에는 자동으로 파이프를 일정한 크기로 절단할 수 있게되는 특징을 가지게 된다.

이하로 부터는 첨부되는 도면을 참조하면서 본 고안의 일 실시예에 따른 파이프절단장치에 대해 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도 2는 본 고안의 일 실시예에 의한 파이프절단장치의 정면도를 도시한 것이다.

프레임(1)의 좌측으로부터 접촉센서(50), 컷팅부(10), 스포팅부(40), 이동대차(30) 및 구동부(20)가 설치된다. 도 3은 상기 컷팅부에 대한 개략적인 구성을 보여주는 모식도이고, 에이(a)는 우측면도를 비이(b)는 배면도를 나타낸다.

상기 컷팅부(10)는 기본적으로 원판상의 회전커터(11)가 구비되고 상기 회전커터(11)를 회전시키는 제1모터(12)가 설치된다. 한편, 상기 회전커터(11)는 제1모터(12)에 의한 회전동작 뿐 아니라, 파이프 절단이 진행됨에 의해 점차 파이프(5)의 축방향에 대해 직각으로 전진하게 된다. 따라서 상기 회전커터(11)를 이동시키는 실린더(13)가 설치된다. 상기 실린더(13)에 형성되는 피스톤(13a)이 상기 회전커터(11)를 지지하는 지지판(14)과 결합되며 상기 지지판(14)이 레일(15)을 따라 전후진되도록 구성된다.

상기 회전커터(11)의 온오프 동작은 후술할 접촉센서(50)의 감지신호로 회전되고 파이프(5)가 절단되어 접촉이 해제되면 동작이 멈추도록 함이 바람직하고 피스톤(13a)의 전후진에 의한 회전커터(11)의 이동은 파이프의 두께에 따라 기 설정된 시간값에 의해 제어되도록 한다. 언급한 컷팅부(10)의 제어방법은 하나의 실시예에 불과하며 공지의 제어방법으로 얼마든지 변경이 가능함을 밝혀둔다.

상기 컷팅부(10)가 형성되는 프레임(1)의 반대측 단부, 즉 우측단부에는 구동부(20)가 설치되며 상기 구동부(20)에는 제2모터(21)가 설치되어 상기 프레임(1)상에 구비되는 이송스크류(2)를 회전시키게 된다. 상기 이송스크류(2)는 일반적으로 사용되는 부재로서 외주면에 연속적인 나선이 형성되고 양단이 회전가능토록 지지되어 좌우변위 발생없이 회전하면서 나선에 물리는 타부재를 좌우로 이동되게 한다.

상기 구동부(20)의 동작을 살펴보면, 소재인 파이프(5)를 이송시킬 경우에만 작동되어 이송스크류(2)에 결합되는 이동대차(30)가 이동되도록 기능한다. 파이프(5)의 이송과 관련하여서는 보다 상세하게 후술하기로 하고, 이어서는 이동대차에 대해 설명한다.

첨부되는 도4는 본 고안의 일 실시예에 따른 이동대차(30)에 대한 상세 사시도에 해당되며, 도시된 바와 같이 좌우판넬(31)이 지지바아(31a)에 의해 고정형성되며 제3모터(32)가 구비된다. 상기 제3모터(32)는 이동대차(30)에 형성되는 고정척(33)을 회전시키는 기능을 수행하고 적절한 감속을 위해 다수의 기어(34)들이 치합되어져 형성된다.

보다 상세하게는 상기 좌우판넬(31)의 하부에 3개소의 홀이 구비되며 중앙홀에는 이송스크류(2)와 결합되는 암나사산이 형성된 이송용너트(35)가 결합되어진다. 한편, 중앙홀의 좌우측에 형성된 홀에는 슬라이드바아(3)와 결합되어 이동대차(30)가 슬라이딩될 수 있게 안내하는 가이드부쉬(36)가 결합된다.

그리고 좌우판넬(31)의 상단측 중앙부에는 고정척(33)이 구비되어 상기 제3모터(32)와 연동하여 회전하게된다. 상기 고정척(33)은 선반등에 널리 사용되는 연동 혹은 단동척이 적용될 수 있으며 파이프(5)의 단부를 고정시키게 된다.

상기 제3모터(32)는 콘트롤부(4)에서 제어됨에 의해 정지 혹은 작동되어 파이프(5)를 회전되게 하며, 파이프(5)가 절단위치로 이동된 초기에는 회전커터(11)에 의해 파이프의 내경까지 절삭될 동안 정지되고, 이후 셋팅된 속도로 회전되면서 절삭되지 않은 부위가 회전커터(11)에 의해 절삭되도록 한다.

다음으로는 컷팅부와 인접하여 설치되는 스포팅부(40)에 대해 설명하기로 한다.

첨부되는 도5는 본 고안의 일 실시예에 의한 주요부의 사시도에 해당되며 컷팅부(10)에 이어 파이프(5)의 외주면을 가압지지하는 스포팅부(40)가 형성된다. 상기 스포팅부(40)는 투입되는 파이프(5)의 외면을 감싸듯이 지지하여 상기 파이프가 회전커터(11)에 의해 절삭될 때 유동됨이 없도록 고정시켜줌과 동시에 다음 절삭작업을 위해 파이프(5)가 축 방향으로 이동될 때에는 파이프가 항상 동일한 가상의 축상에서 이동될 수있도록 가이드하는 기능을 하게된다.

본 고안에 따르면 상기 스포팅부(40)는 파이프(5)의 외주면에 대해 점접촉되는 다수개의 지지체(41)가 가상의 원을 형성하면서 컷팅부(10)와 인접하여 형성된다. 상기 지지체(41)는 표면조도가 좋은 볼베어링용 강구(41a)등이 적용될 수 있고 상기 강구(41a)는 하우징(41b)에 의해 구속되어져 있다. 상기 강구(41a)는 파이프(5)의 외면과 점접촉되면서 회전이 이루어지며, 따라서 파이프(5)의 외면에 스크래치와 같은 손상발생을 줄여주게 된다.

보다 상세한 구조로서, 상술한 강구(41a)와 하우징(41b)에 의해 하나의 지지체(41)가 형성되며 이러한 지지체(41)가 고정판(42)에 다수개 결합되어 파이프에 대해 좌우대칭으로 프레임상에 설치된다. 또한 상기 고정판(42)에는 절단하고자 하는 파이프(5)의 직경에 따라 위치가 가변되게 하는 위치조정볼트(43)가 구비된다. 바람직하게는 좌우대칭으로 설치되는 상기 고정판(42)은 상기 하나의 위치조정볼트(43)의 조정에 의해 동시에 두개의 고정판(42)이 동일한 변위로 움직이도록 함이 좋다.

즉, 파이프(5)의 사이즈에 따라 상기 위치조정볼트(43)를 조정하여 상기 지지체(41)의 강구(41a)가 파이프(5)의 외면과 접촉되도록 한다. 도시된 바와 같이 본 고안의 일 실시예에서는 하나의 고정판(42)에 상하로 4개의 지지체(41)가 구비되며 좌우의 고정판에 설치되는 총 8개의 지지체가 하나의 가상원을 이루면서 파이프의 외주면과 접촉되어 상기 파이프의 절삭시에는 흔들림을 방지하고, 파이프가 축방향으로 이동될 시에는 지지체와 파이프의 접촉지점의 변화를 발생시키지 않고도 원활한 피딩이 이루어지도록 기능하게 된다.

이어서는, 접촉센서(50)에 대해 설명하며 상기 도2 및 도5에 도시된 바와 같이 도면상 최좌측부에 접촉센서가 구비된다. 상기 접촉센서(50)는 공급되는 파이프(5)의 단부를 감지하여 콘트롤부(4)에 신호를 인가하여 상기 파이프(5)의 축방향 이동을 정지시키고, 또한 회전커터(11)의 회전과 직선슬라이딩운동을 순차적으로 발생시키게 한다.

상기 접촉센서(50)는 산업일반에 널리 사용되는 공지의 기술에 해당되고 접촉센서(50)에 의해 인가되는 신호에 의한 순차적인 공정흐름 또한 일반적인 것인바, 본 고안의 일 실시예에 한정되지는 않는다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이 파이프가 공급되어 셋팅된 길이로 절단될 시에 파이프의 단부는 절단이 진행됨에 따라 그 자중으로 처짐이 발생하게 된다. 따라서 이러한 처짐을 방지하여 마지막까지 정확한 절삭작업이 가능토록 상기 파이프의 단부 하측에 파이프(5)의 하면을 받쳐주는 받침판(60)을 설치토록 한다.

절단작업이 완료되면 소정길이로 절단된 파이프는 상기 받침판(60)의 상하운동에 의해 형성되는 경사에 의해 외부로 배출이 이루어지게 된다. 상기 받침판(60)의 상하운동은 상기 받침판의 양단을 스프링과 같은 부재로 지지토록함으로서 절단된 파이프의 하중에 의해 눌리어짐으로서 위치의 변화로 자동배출되도록 한다.

이하로부터는 본 고안의 일 실시예에 따른 파이프절단장치의 작동원리에 대해 설명하기로 한다.

긴 파이프(5)의 일측단부를 이동대차(30)에 구비되는 고정척(33)에 고정시키며 상기 파이프(5)의 타측단부를 스포팅부(40)에 의해 지지되도록 한다. 이 경우에 고정척(33)에 파이프를 물린 후 이동대차(30)를 이동시켜 가상의 원을 이루고 있는 스포팅부(40)의 지지체(41) 사이로 삽입시키게 된다.

다음으로는 콘트롤부(4)에 파이프(5)의 두께에 따라 회전커터(11)의 직선슬라이딩운동 거리나 고정척(33)의 회전속도등을 입력토록 한다. 또한 절단하고자 하는 파이프의 길이에 따라 회전커터(11)로부터 접촉센서(50)의 거리를 조정토록한다. 한편, 스포팅부(40)의 지지체(41)는 파이프(5)의 외주면을 적당한 압력으로 누른 상태를 유지해야 함으로 위치조정볼트(43)를 이용하여 고정판(42)의 위치를 조정시켜둔다.

상기와 같은 상태에서 절삭작업 시작스위치를 켜게되면 자동으로 절삭작업이 진행된다. 먼저 상기 파이프(5)는 이동대차(30)에 의해 축 방향으로 파이프의 단부가 접촉센서(50)와 닿을 때 까지 이동되고 접촉센서에 닿은 후에는 이동대차(30)는 정지하고 접촉센서(50)에 의해 인가된 신호에 의해 컷팅부(10)의 회전커터(11)는 회전됨과 동시에 느린속도로 직선운동하여 파이프의 일측부를 절삭하게 된다.

이때 고정척(33)은 회전되지 않으며 파이프(5)의 두께에 따라 설정된 시간후 상기 고정척(33)은 회전되어 이에 물린 파이프를 회전되게 한다. 상기 회전커터(11)의 직선운동은 파이프(5) 일측부에 대해 회전커터(11)가 파이프의 내경까지 진입될 때 까지로 하며 이후로는 상기 회전커터(11)의 직선운동은 정지된다.

한편, 상기 회전커터(11)가 파이프(5)를 절삭하는 동안에는 절삭부에 절삭유를 지속적으로 공급시켜주어 냉각 및 윤활이 이루어지도록 하며 파이프가 완전 절단된 후에는 절단된 파이프의 하중으로 그 하부를 받치고 있던 받침판(60)이 눌리어져 하강되고 이때 절단된 파이프는 배출된다.

파이프가 배출되면 상기 접촉센서(50)는 재차 콘트롤부(4)에 다음작업을 지시하게 된다. 이에 앞서 직선운동된 회전커터(11)는 회전을 멈추고 원래의 위치로 복귀된다. 접촉센서(50)에 의한 인가로 이동대차(30)는 파이프(5)의 단부가 접촉센서에 닿을 때까지 다시 이동된다. 상기 파이프(5)가 축 방향으로 이동될 때에는 상기 지지체(41)의 강구(41a)는 파이프의 외면과 점접촉을 이루면서 구름운동을 하면서 파이프(5)가 이동될수 있도록 한다.

즉, 상기 지지체(41)는 최초 셋팅된 상태를 그대로 유지하면서 일련의 절단작업이 끝날때 까지 일정한 위치를 유지하게되고 따라서 파이프는 항상 동일한 축상에서 이동될 수 있다.

이후로의 작업공정은 상술한 것과 동일하며 연속적인 절삭작업이 수행된다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 고안은, 연속적인 파이프 절단작업이 가능하게 되고 정밀하고 절단면이 매끄러운 가공물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 가공물의 절단면이 깨끗하게 됨으로서 2차적인 단면가공이 불필요하게 된다는 부수적인 효과도 있다.

Claims (3)

1. 프레임(1)의 상면에는 이송스크류(2)가 설치되고 상기 이송스크류(2)의 양측으로는 슬라이딩가이드(3)가 구비되며, 입력되는 절삭조건에 따라 파이프(5)를 절단하도록 제어하는 콘트롤부(4)가 구비되는 파이프절단기에 있어서,

   상기 프레임(1)의 일측단부에 설치되며 회전커터(11)가 구비되어 공급되는 파이프(5)의 센터축에 대해 직각으로 상기 파이프의 내경까지 전진하게되는 컷팅부(10)와;

   상기 컷팅부(10)가 형성되는 프레임(1)의 반대측 단부에 형성되어져 상기 이송스크류(2)를 회전시키는 구동부(20)와;

   상기 컷팅부(10)와 구동부(20)의 사이에서 상기 슬라이딩가이드(3)와 이송스크류(2)와 결합되어 좌우이동이 이루어지고, 파이프(5)의 단부를 고정시키는 고정척(33)이 구비되며 상기 고정척(33)은 모터에 의해 셋팅된 속도로 회전하게되는 이동대차(30)와;

   상기 컷팅부(10)와 이동대차(30) 사이에 컷팅부(10)와 인접하여 설치되며 파이프의 외주면에 대해 점접촉하는 다수의 지지체(41)가 구비되어 파이프의 단부를 감싸 지지구속하는 스포팅부(40)와;

   공급되는 파이프(5)의 단부와 접촉되게 상기 컷팅부(10)와 인접한 프레임(1)으로부터 설치되어 일정한 길이만큼만 파이프가 축방향으로 이동되도록 제어신호를 발생시키는 접촉센서(50);를 포함하여 구성되어 상기 파이프가 적재된 후 상기 콘트롤부에 의해 자동제어되면서 파이프의 연속절단작업이 수행되는 파이프절단장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 파이프절단장치는,

   상기 컷팅부(10)의 하부에 파이프모체로부터 절단되어 분리될 부위를 받쳐주는 받침판(60)이 구비되어짐을 특징으로 하는 파이프절단장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 스포팅부는,

   파이프의 직경에 따라 상기 지지체가 형성하는 가상의 내경원이 조정되도록 하는 위치조정볼트(43)를 구비함을 특징으로 하는 파이프절단장치.