KR20080034746A

KR20080034746A - 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구

Info

Publication number: KR20080034746A
Application number: KR1020060127438A
Authority: KR
Inventors: 도시히코 츠지마루
Original assignee: 니혼텟토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-04-22
Also published as: KR101366047B1; JP4825102B2; JP2008100139A

Abstract

소직경이고 또한 내부 형상의 변화가 있는 강관 구조물에 적용할 수 있는 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구를 제공한다.

전동기(20)가 내면 처리장치(E)의 본체를 지지하는 프레임(10)에 고정된다. 구동 나사봉부재(30)가 전동기의 구동축에 연결된다. 왕복부재(40)가 프레임에 지지되고, 구동 나사봉부재에 나사결합되는 너트부(41) 및 너트부에 접속된 챔버부(42)를 가진다. 랙부재(50)는 둥근 랙부(51), 연결 로드부(52), 머리부(53)를 가진다. 머리부가 챔버부에 걸어맞춤된다. 압축 코일스프링(60)이 연결 로드부의 외주에 장착되고, 둥근 랙부를 챔버부로부터 이간시키도록 작용한다. 지지아암부재(70)가 복수 조 마련된다. 각 지지아암부재에 고정된 피니언(73)이 둥근 랙부에 맞물린다. 리밋스위치군(80)이 왕복부재의 전진·후퇴 위치를 제한한다.

Description

강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구{Support arm driving device of treatment apparatus for inner surface of steel pipe structure}

도 1은 본 발명이 적용되는 강관 구조물 내면 처리장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구의 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 지지아암 구동기구의 확대 측면도이다.

도 4는 도 3에 도시한 지지아암 구동기구의 원리적 구성을 나타내는 설명도이다.

도 5는 도 2의 각 부위에서의 횡단면도로서, 도 5의 (A), (B), (C), (D), (E), (F)는 도 2의 화살표 5A-5A, 5B-5B, 5C-5C, 5D-5D, 5E-5E, 5F-5F로부터 각각 본 도면에 해당한다.

도 6은 도 4에 상당하는 도면으로서, 도 6 (A), (B), (C)는 지지아암 구동기구가 아암을 여는 동작을 나타내는 설명도이다.

도 7은 도 4에 상당하는 도면으로서, 도 7의 (A), (B), (C)는 지지아암 구동기구가 아암을 닫는 동작을 나타내는 설명도이다.

도 8은 본 발명 다른 실시예에 의한 지지아암 구동기구를 도시하는 도면으로 서, 아암을 닫은 상태를 나타내는 도면이다.

도 9는 도 8에 도시한 지지아암 구동기구의 아암을 최대한 편 상태를 나타내는 도면이다.

도 10은 도 8에 도시한 지지아암 구동기구가 열린 상태의 아암을 외적 힘에 의해 강제적으로 닫으려는 상태를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지지아암 구동기구를 도시하는 도면으로서, 아암을 닫은 상태를 나타내는 도면이다.

도 12는 도 11에 도시한 지지아암 구동기구의 아암이 외적 힘에 의해 강제적으로 닫히려는 상태를 나타내는 도면이다.

도 13은 도 11에 도시한 지지아암 구동기구의 아암이 외적 힘에 의해 강제적으로 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.

도 14는 도 11에 도시한 지지아암 구동기구에 사용되는 플런저의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 도 11에 도시한 지지아암 구동기구의 변형예에서의 작동 상태를 설명하기 위한 모식적인 도면이다.

<부호의 설명>

1 유지부 2 처리부

3 와이어 10 프레임

11 베어링부재 12 슬라이딩 슬리브

13 플런저 13a 볼

13b 스프링 14 걸어맞춤구멍

15 세로 홈 20 전동기

21 구동축 22 커플링

30 구동 나사봉부재 40 왕복부재

41 너트부 42 챔버부

50 랙부재 51 둥근 랙부

52 연결 로드부 53 머리부

60 압축 코일스프링 70 지지아암부재

71 아암 72 접촉 롤러

73 피니언 74 스토퍼

80 리밋스위치군 80a 제1조의 리밋스위치

80b 제2조의 리밋스위치 81, 82, 83, 84 접점

90 제어기 100 지지아암 구동기구

E 강관 구조물 내면 처리장치

본 발명은 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구에 관한 것으로, 더 상세하게는 강관 구조물의 내면에 녹(rust)방지 등의 처리를 행하는 설비에 있어서 강관 구조물 내부에 삽입한 내면 처리장치를 소정 위치에 유지시키는 지지아 암부재를 구동하는 기구에 관한 것이다.

강관 구조물의 내면 처리는 크게 나누어서 강관 구조물의 내면 조사 과정과, 조사 결과에 기초한 내면 녹제거 처리 과정과, 녹제거 후의 내면 도장 처리 과정이 있다.

본 출원인은 강관 구조물의 내면에 녹방지 등의 처리를 행하는 설비에 있어서 강관 구조물의 내면 조사 과정, 조사 결과에 기초한 내면 녹제거 처리 과정, 녹제거 후의 내면 도장 처리 과정에 널리 적용될 수 있지만, 주로 내면 녹제거 처리 과정에 특히 적합하고 또한 외부로부터 간단히 원격 조작할 수 있는 강관 구조물 내면 녹제거 처리장치를 먼저 제안했다(일본 공개특허 2004-011013호 공보 참조).

이 강관 구조물 내면 녹제거 처리장치는 강관 구조물의 상부로부터 강관 구조물 내부로 매달리고, 소정 위치에 도달하였을 때 지지아암이 열려 그 위치를 유지한다. 지지아암의 개폐 구동은 전자 밸브 및 유체 실린더를 이용하고 있다. 강관 구조물의 내경이 충분히 큰 경우에는 유체 실린더를 유효하게 이용할 수 있다. 그러나 강관 구조물의 내경이 비교적 작은 경우에는 충분한 구동력을 가지는 유체 실린더는 비교적 대형이 되기 때문에, 유체 실린더를 이용할 수 없다.

강관 구조물의 내부는 높이 위치에 의해 내경이 다르고, 또한 단차(段差)가 마련되어 있을 수 있다. 유체 실린더(특히, 공기압 실린더)는 그 자체에 완충 기능을 구비하고 있기 때문에, 강관 구조물의 내부 형상의 변화에 순응할 수 있어서 지지아암의 개폐 작용을 자동화하는데 가장 적절하다. 유체 실린더 대신에 전동기를 이용하는 것도 고려될 수 있다. 그러나 전동기는 그 자체에 완충 기능을 구비하고 있지 않으므로, 별도 완충 기구를 연결할 필요가 있다.

본 발명은 강관 구조물의 내면에 녹방지 등의 처리를 행하는 설비에 있어서, 특히 소직경이고 또한 내부 형상의 변화가 있는 강관 구조물에 적용할 수 있는 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명의 지지아암 구동기구는 강관 구조물 내면 처리장치를 강관 구조물에 삽입하고, 소정 위치에 도달하였을 때 지지아암부재가 열려 그 위치를 유지하고 또한 소정의 내면 처리를 행하는 설비에 적용된다. 본 발명의 지지아암 구동기구는, 프레임, 전동기, 구동 나사봉부재, 왕복부재, 랙부재, 압축 코일스프링, 지지아암부재, 리밋스위치군(群), 제어기를 구비하고 있다.

프레임은 강관 구조물 내면 처리장치의 본체를 지지한다. 전동기는 프레임에 고정된다. 구동 나사봉부재는 전동기의 구동축에 커플링을 통해 연결된다. 왕복부재는 프레임에 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 지지되어 있고, 구동 나사봉부재에 나사결합되는 너트부 및 너트부에 접속된 챔버부를 가진다. 랙부재는 선단(先端)에 둥근 랙부, 중간에 연결 로드부, 후단(後端)에 머리부를 가지고 있으며, 머리부가 왕복부재의 챔버부 내에 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 걸어맞춤된다. 압축 코일스프링은 랙부재의 연결 로드부의 외주에 장착되어 있고, 랙부재의 둥근 랙부를 왕복부재의 챔버부의 선단으로부터 이간시키도록 작용한다. 지지아암부재는 복수 조(組) 마련된다. 각 지지아암부재는 소정 길이의 아암의 선단에 접촉 롤러를 회전 가능하게 설치하고, 아암의 후단에 피니언을 고정하며, 피니언을 프레임에 회전 가능하게 지지하고 또한 랙부재의 둥근 랙부에 맞물리게 한 구성으로 되어 있다. 리밋스위치군은 왕복부재의 전진 위치 및 후퇴 위치를 제한한다. 제어기는 리밋스위치군으로부터의 신호에 응답하여 전동기의 작동을 제어한다.

본 명세서에 있어서 “선단” 및 “후단”이란 강관 구조물 내면 처리장치가 강관 구조물 내를 “전진하는 쪽의 끝” 및 “후퇴하는 쪽의 끝”을 각각 일컫는다. 또한 “전진” 및 “후퇴”란 상기 “앞으로 나아가는 방향으로의 이동” 및 “뒤로 물러서는 방향으로의 이동”을 각각 일컫는다.

리밋스위치군은 제1조 및 제2조의 리밋스위치로 이루어진다. 제1조의 리밋스위치는 왕복부재의 챔버부 후단 내면과 랙부재의 머리부 후단 외면에 고정된 접점을 가지고 있어 왕복부재의 전진 위치를 제한한다. 제2조의 리밋스위치는 왕복부재의 챔버부 후단 외면과 프레임의 소정 위치에 고정된 접점을 가지고 있어 왕복부재의 후퇴 위치를 제한한다.

아암을 랙부재의 둥근 랙부의 원주 방향으로 180˚ 이간시켜 2조, 원주 방향으로 120˚ 이간시켜 3조 또는 원주 방향으로 90˚ 이간시켜 4조 마련하는 것이 바람직하다.

강관 구조물 내면 처리장치의 본체를 지지하는 프레임에 상술한 지지아암 구동기구를 길이 방향을 따라 직렬로 복수 조 연결하여 강관 구조물 내면 처리설비를 구성할 수도 있다.

왕복부재의 챔버부 내에 있어서 랙부재가 이동 가능한 거리를, 아암을 완전 히 열었을 때와 닫았을 때 사이의 랙부재의 이동 거리에 대응시키고, 그리고 제1조의 리밋스위치의 2개 접점의 접합 위치가 실질적으로 상기 랙부재의 이동 가능 거리에 대응한 거리를 이동할 수 있도록 2개 접점 중 적어도 한쪽을 이동 가능하게 마련할 수도 있다.

또한, 전동기를, 프레임 내를 길이 방향으로 이동 가능한 슬라이딩 슬리브에 장착하고, 프레임의 내면에 마련된 걸어맞춤구멍과 걸어맞춤 및 이탈 가능하게 걸어맞춤되는 적어도 하나의 플런저를 슬라이딩 슬리브에 형성할 수도 있고, 그것에 의해 슬라이딩 슬리브를 후퇴시키는 방향의 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때, 플런저가 걸어맞춤구멍으로부터 이탈하여 슬라이딩 슬리브의 후퇴를 허용한다. 이 플런저는 슬라이딩 슬리브의 원주 방향으로 서로 이간된 적어도 2군데 및/또는 슬라이딩 슬리브의 길이 방향으로 서로 이간된 적어도 2군데에 각각 배치하는 것이 바람직하다. 또한 플런저가 슬라이딩 슬리브 외주면으로부터 바깥쪽을 향하여 바이어스되는 볼을 가지고, 걸어맞춤구멍이 그 걸어맞춤구멍으로부터 길이 방향으로 연장되는 세로 홈에 연속(連續)되며, 이 세로 홈의 깊이를 걸어맞춤구멍의 깊이보다 얕게 형성하고, 슬라이딩 슬리브를 후퇴시키는 방향의 외적 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때 볼이 걸어맞춤구멍으로부터 세로 홈으로 이동하도록 구성할 수도 있다.

본 발명에 따른 지지아암 구동기구가 적용되는 강관 구조물 내면 처리설비의 개요에 대해 도 1을 참조하여 간단히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 강관 구조물 내면 처리장치(E)의 일례를 나타내 는 측면도이다. 내면 처리장치(E)는 유지부(1)와 처리부(2)로 구성된다. 내면 처리장치(E)의 프레임(10)은 강관 구조물(A)의 외부에 배치된 리프트 유닛(미도시)으로부터 신장되는 와이어(3)로 리프팅 링(8; 도 3 및 도 5의 (A) 참조)을 통해 매달려 있다. 또한 내면 처리장치(E) 위쪽의 유지부(1)에는 지지아암부재(4)가 복수 단(段)(도시된 예에서는 3단) 마련되고, 각 단의 지지아암부재(4)에는 적어도 3개의 아암(7)이 원주 방향으로 120˚의 간격을 두고 개폐 가능하게 설치된다. 각 단의 지지아암부재(4)에는 전자 밸브(5)와 공기압 실린더(6)가 연결된다. 내면 처리장치(E)는 유지부(1)의 전자 밸브(5)에 통전(通電)되고, 공기압 실린더(6)를 작동하며, 지지아암부재(4)의 아암(7)을 열고, 강관 구조물(A)의 내면을 누르며, 그리고 내면 처리장치(E)의 상부에 설치된 와이어(3)의 하강을 정지함으로써 내면 처리장치(E)를 강관 구조물(A) 내부의 임의 위치에 안정적으로 유지시킨다.

강관 구조물의 내면 처리는 크게 나누어서 강관 구조물의 내면 조사 과정과, 조사 결과에 기초한 내면 녹제거 처리 과정과, 녹제거 후의 내면 도장 처리 과정이 있다. 도 1에 도시한 처리부(2)는 목적으로 하는 처리 과정에 따라 조사 유닛, 녹제거 유닛, 도장 유닛에 교환 또는 직렬 접속된다.

내면 처리장치(E)를 이동시킬 경우, 하강 이동은 도 1에 도시한 상태에서 지지아암부재(4)의 아암(7)의 개방 각도를 강관 구조물(A)의 내경 치수보다 작게 하여 와이어(3)를 하강시킨다. 내면 처리장치(E)가 플랜지 이음매를 통과할 경우에는 아래쪽 지지아암부재(4)의 아암(7)이 플랜지 이음매의 단차부에 접촉했을 때 아래쪽 지지아암부재(4)의 아암(7)을 닫아 와이어(3)를 풀어서 단차부를 통과시킨다. 다음으로, 중앙의 지지아암부재(4)의 아암(7)이 단차부에 접촉했을 때 아래쪽 지지아암부재(4)를 열고, 중앙의 지지아암부재(4)의 아암(7)을 닫아 와이어(3)를 풀어서 단차부를 통과시킨다. 마지막으로 위쪽 지지아암부재(4)의 아암(7)이 단차부에 접촉했을 때 중앙의 지지아암부재(4)를 열고, 위쪽 지지아암부재(4)를 닫아 와이어(3)를 풀어서 단차부를 통과시킨다. 상승 이동은 도 1의 상태에서 와이어(3)를 끌어올림으로써 가능해진다. 플랜지 이음매의 단차부 부위에서의 상승 이동의 경우에는 완충 기능을 가지는 공기압 실린더(6)에 의해 아암(7)의 개폐 구동을 행하고 있으므로, 상술한 하강 이동 순서는 불필요하게 된다.

그런데, 상술한 내면 처리장치(E)에서는 지지아암부재(4)의 구동기구로서 전자 밸브(5) 및 공기압 실린더(6)를 사용하고 있다. 상술한 바와 같이, 강관 구조물(A)의 내부는 높이 위치에 의해 내경이 다르고, 또한 단차가 마련되어 있을 수 있다. 유체 실린더(특히, 공기압 실린더)는 그 자체에 완충 기능을 구비하고 있으므로, 강관 구조물의 내부 형상의 변화에 순응할 수 있어서 지지아암의 개폐 작용을 자동화하는 데 가장 적절하다. 강관 구조물(A)의 내경이 충분히 큰 경우에는 유체 실린더를 유효하게 이용할 수 있다. 그러나 강관 구조물(A)의 내경이 비교적 작은 경우에는 충분한 구동력을 가지는 유체 실린더는 비교적 대형이 되기 때문에, 유체 실린더를 이용할 수 없다. 유체 실린더 대신에 전동기를 이용하는 것도 고려될 수 있다. 그러나 전동기는 그 자체에 완충 기능을 구비하고 있지 않기 때문에, 별도 완충 기구를 연결할 필요가 있다.

실시예 1

그래서 본 발명의 지지아암 구동기구에서는 유체 실린더 대신에 전동기를 이용하고, 전동기에 완충 기능을 구비한 기구를 마련하고 있다. 이하, 본 발명에 따른 지지아암 구동기구의 실시예에 대해 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 지지아암 구동기구(100)는 프레임(10), 전동기(20), 구동 나사봉부재(30), 왕복부재(40), 랙부재(50), 압축 코일스프링(60), 지지아암부재(70), 리밋스위치군(80), 제어기(90)를 구비하고 있다.

프레임(10)은 강관 구조물 내면 처리장치(E)(도 1 참조)의 본체를 지지한다. 전동기(20)는 프레임(10)에 고정된다(도 5의 (B) 참조). 구동 나사봉부재(30)는 전동기(20)의 구동축(21)에 커플링(22)을 통해 연결된다(도 4 및 도 5의 (C) 참조). 왕복부재(40)는 프레임(10)에 베어링부재(11)를 통해 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 지지되어 있으며, 구동 나사봉부재(30)에 나사결합되는 너트부(41)와 너트부(41)에 접속된 챔버부(42)를 가진다(도 2 및 도 4 참조).

도시된 실시예에서는 구동 나사봉부재(30)가 수나사이고 왕복부재(40)의 너트부(41)가 암나사로 형성되어 있지만 그 반대로 하여도 좋다.

랙부재(50)는 선단에 둥근 랙부(51), 중간에 연결 로드부(52), 후단에 머리부(53)를 가지고 있고, 머리부(53)가 왕복부재(40)의 챔버부(42) 내에 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 걸어맞춤된다(도 2 및 도 4 참조). 압축 코일스프링(60)은 랙부재(50)의 연결 로드부(52)의 외주에 장착되어 있고, 랙부재(50)의 둥근 랙부(51)를 왕복부재(40)의 챔버부(42)의 선단으로부터 이간시키도록 작용한다(도 4 참조).

지지아암부재(70)는 복수 조(도시된 예에서는 4조) 마련된다(도 5의 (E) 참조). 각 지지아암부재(70)는 소정 길이의 아암(71)의 선단에 접촉 롤러(72)를 회전 가능하게 설치하여 아암(71)의 후단에 피니언(73)을 고정하며, 피니언(73)을 프레임(10)에 회전 가능하게 지지하고 또한 랙부재(50)의 둥근 랙부(51)에 맞물리게 한 구성으로 되어 있다(도 2, 도 4 및 도 5의 (E), (F) 참조).

도시된 예에서는 아암(71)을 랙부재(50)의 둥근 랙부(51)의 원주 방향으로 90˚ 이간시켜 4조 설치하고 있지만, 원주 방향으로 120˚ 이간시켜 3조 또는 원주 방향으로 180˚ 이간시켜 2조 설치할 수도 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 리밋스위치군(80)은 왕복부재(40)의 전진 위치 및 후퇴 위치를 제한한다. 리밋스위치군(80)은 제1조의 리밋스위치(80a) 및 제2조의 리밋스위치(80b)로 이루어진다.

도 4, 6, 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1조의 리밋스위치(80a)는 왕복부재(40)의 챔버부(42)의 후단 내면에 고정된 접점(81)과, 랙부재(50)의 머리부(53)의 후단 외면에 고정된 접점(82)을 가지고 있고, 후술하는 바와 같이 왕복부재(40)의 전진 위치를 제한한다. 제2조의 리밋스위치(80b)는 왕복부재(40)의 챔버부(42)의 후단 외면에 고정된 접점(83)과, 베어링부재(11)의 소정 위치에 고정된 접점(84)을 가지고 있으며, 후술하는 바와 같이 왕복부재(40)의 후퇴 위치를 제한한다.

도 4, 6, 7은 설명의 편의상 원리적 기구를 도시한 것이다. 실제로는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1조의 리밋스위치(80a)의 접점(81, 82) 및 제2조의 리밋스위치(80b)의 접점(83, 84)이 도시하는 위치와 다른 적당한 위치에 배치되어도 되고, 예컨대 리밋스위치(80a 및 80b)의 챔버부(42)에 관한 위치 관계를 반대로 배치하거나 리밋스위치(80a 및 80b)를 함께 챔버부(42) 내부 또는 외부에 배치하는 것도 가능하다. 각 조의 리밋스위치(80a 및 80b)는 접촉식 또는 비접촉식 중 어느 것이라도 좋다.

제어기(90)는 도 4에 도시한 바와 같이, 리밋스위치군(80)으로부터의 신호에 응답하여 전동기(20)의 작동을 제어한다. 즉, 제어기(90)는 제1조의 리밋스위치(80a)로부터의 개폐 신호 및 제2조의 리밋스위치(80b)로부터의 개폐 신호를 받아 제어기(90)에 미리 설정된 프로그래밍에 기초하여 전동기(20)에 기동·정지 신호를 출력한다.

다음으로, 본 발명에 따른 지지아암 구동기구(100)의 동작에 대해 도 6, 7을 참조하여 설명한다.

도 6 (A)에 도시한 바와 같은 대기 상태로 지지아암 구동기구(100)를 하기 위해서, 우선 전동기(20)가 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 기동한다. 구동 나사봉부재(30)가 제1 방향으로 회전을 개시하여 왕복부재(40)를 최대한도까지 후퇴시킨다. 이에 따라 랙부재(50)를 후퇴시켜, 지지아암부재(70)를 최대 한도까지 닫는다. 이때, 제2조의 리밋스위치(80b)의 접점(83)과 접점(84)이 접촉하고, 리밋스위치(80b)로부터의 닫힘 신호가 제어기(90)에 송신되어 전동기(20)를 정지시킨다. 이때, 제1조의 리밋스위치(80a)는 열린 상태를 유지하고 있다.

도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 수동으로 제어기(90)를 조작하여 전동기(20)를 제2방향(예컨대, 반시계 방향)으로 기동한다. 구동 나사봉부재(30)가 제2방향으로 회전을 개시하여 왕복부재(40)를 전진시킨다. 랙부재(50)는 압축 코일스프링(60)의 반발 작용에 의해 전방으로 밀려나간다. 이에 의해 지지아암부재(70)의 아암(71)은 서서히 열린다. 이때, 제1조의 리밋스위치(80a)는 열린 채의 상태로 있고, 제2조의 리밋스위치(80b)가 열린다.

도 6의 (C)에 도시한 바와 같이, 아암(71)의 열림동작이 진행되고, 아암(71)의 선단에 설치된 접촉 롤러(72)가 강관 구조물(A) 내면에 접촉했을 때 또는 랙부재(50)의 둥근 랙부(51)의 선단이 스토퍼(미도시)에 맞닿았을 때(예컨대, 각 아암(71)의 개방각도가 둥근 랙부(51)의 축심에 대해 90˚ 가까이 되었을 때), 아암(71)의 열림동작이 정지되고, 그것에 의해 랙부재(50)의 전진도 정지된다. 그러나 왕복부재(40)의 전진은 계속되며 압축 코일스프링(60)을 둥근 랙부(51)의 후단과 챔버부(42)의 전단 사이에서 계속 압축하고 있다.

도 7의 (A)에 도시한 바와 같이, 왕복부재(40)의 챔버부(42)가 더 전진을 계속하여 압축 코일스프링(60)을 계속 압축해 간다. 그 사이에 제1조의 리밋스위치(80a)의 접점(81)과 접점(82)이 접촉했을 때 제1조의 리밋스위치(80a)로부터의 열림 신호가 제어기(90)에 송신되어 전동기(20)의 구동을 정지한다. 제2조의 리밋스위치(80b)는 열린 상태로 있다. 이때, 지지아암부재(70)는 강관 구조물 내면 처리장치(E)를 강관 구조물(A) 내의 소정 위치에 유지시킨다. 내면 처리장치(E)는 소정의 내면 처리를 행한다.

내면 처리 종료 후, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 수동으로 제어기(90)를 조작하여 전동기(20)를 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 기동한다. 구동 나사봉부재(30)가 제1 방향으로 회전을 개시하여 왕복부재(40)를 후퇴시킨다. 이때, 제1조의 리밋스위치(80a)가 열리고, 제2조의 리밋스위치(80b)는 열린 채로 있다. 왕복부재(40)는 압축 코일스프링(60)의 압축을 이완시키면서 랙부재(50)의 머리부(53)의 전단이 왕복부재(40)의 챔버부(42)의 전단 내면에 걸어맞춤되고, 랙부재(50)는 왕복부재(40)와 함께 후방으로 되돌아가게 된다. 이에 의해 지지아암부재(70)의 아암(71)은 서서히 닫힌다. 아암(71)의 닫힘동작이 진행되고, 아암(71)의 선단에 설치된 접촉 롤러(72)가 강관 구조물(A)의 내면으로부터 이간된다.

도 7의 (C)에 도시한 바와 같이, 왕복부재(40)의 챔버부(42)가 더 후퇴를 계속하여 제2조의 리밋스위치(80b)의 접점(83)과 접점(84)이 다시 접촉했을 때 제2조의 리밋스위치(80b)로부터의 닫힘 신호가 제어기(90)에 송신되어 전동기(20)를 정지시킨다. 그에 따라, 왕복부재(40)의 후퇴가 정지되고, 랙부재(50)의 후퇴도 정지되며, 아암(71)의 닫힘동작도 정지된다. 도 7의 (C)에 도시한 상태는 도 6 (A)에 도시한 대기 상태와 실질적으로 같다.

실시예 2

도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 지지아암 구동기구를 도시하는 도면으로서, 도 8은 아암(71)이 닫힌 상태를, 도 9는 아암(71)이 최대로 열린 상태를, 그리고 도 10은 열린 상태의 아암(71)이 외적 힘에 의해 강제적으로 닫히려는 상태를 나타낸다. 본 실시예의 지지아암 구동기구(100)에서의 특징은 인위적 인 실수나 전동기(20)의 고장에 의해 아암(71)을 연 상태로 내면 처리장치(E)를 끌어올렸을 때 아암(71)이 강관 구조물(A)에 의해 강제적으로 닫히는 방향으로 눌러 휘어져 아암(71)을 포함하는 각종 부품이 파손되어 버리는 것을 회피할 수 있는 데 있다.

본 실시예의 지지아암 구동기구(100)에서의 왕복부재(40)의 챔버부(42)는 상기 실시예에서의 챔버부(42)보다 축 방향으로 길게 형성되고, 랙부재(50)의 머리부(53)는 챔버부(42) 내에서 이동 가능하다. 이 머리부(53)의 이동 가능한 거리(스트로크)는 아암(71)이 완전히 열렸을 때의 위치와 닫혔을 때의 위치 사이를 이동하는 거리에 대응한다.

왕복부재(40)의 과도한 전진을 정지시키기 위한 제1조의 리밋스위치(80a)는 적어도 한쪽의 접점(도시된 경우, 접점(81))이 축 방향으로 이동 가능하게 마련됨과 동시에, 압축 코일스프링(85)에 의해 대향하는 접점(82)의 방향으로 바이어스되어 있다. 이 바이어스된 접점(81)과 대향하는 접점(82) 사이의 정지 상태에서의 간격은 상기 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 간격을 둘 수 있지만, 양 접점(81, 82)이 접합된 후에 다시 접점(82)이 접점(81)을 후퇴시켰을 때 압축 코일스프링(85)의 스프링력에 대항하여 다시 후퇴한다.

이는 아암(71)을 닫는 것을 잊어버리거나 전동기(20)의 고장 등에 의해 아암(71)을 연 채로 지지아암 구동기구를 끌어올렸을 경우(이때, 왕복부재(40)도 고정된 위치에 있음), 위쪽의 작은 내경의 강관에 의해 아암(71)이 강제적으로 닫히려고 했을 때(도 10 참조), 랙부재(50)가 압축 코일스프링(60)의 스프링력에 대항 하여 후퇴하는 것을 의미하고, 이에 의해 아암(71)이나 기타 부품에 손상을 가하는 것을 회피한다. 여기에서, 도시된 경우, 접점(81)이 가동 접점이고 접점(82)이 랙부재(50)에 고착된 접점으로 도시되어 있지만, 반대로 구성하는 것도 가능하며, 또한 양 접점을 함께 가동 접점으로서 구성할 수도 있다.

실시예 3

도 11 내지 도 13은 본 발명 또 다른 실시예에 의한 지지아암 구동기구를 도시하는 도면으로서, 도 11은 아암(71)이 닫힌 상태를, 도 12는 열린 상태의 아암(71)이 외적 힘에 의해 강제적으로 닫히려는 상태를, 도 13은 아암(71)이 외적 힘에 의해 강제적으로 닫힌 상태를 나타낸다. 본 실시예의 지지아암 구동기구(100)에서의 특징은 실시예 2의 지지아암 구동기구와 같이, 인위적인 실수나 전동기(20)의 고장에 의해 아암(71)을 연 상태로 내면 처리장치(E)를 끌어올렸을 때 아암(71)이 강관 구조물(A)에 의해 강제적으로 닫히는 방향으로 눌러 휘어져 아암(71)을 포함하는 각종 부품이 파손되어 버리는 것을 회피할 수 있는 데 있다.

본 실시예에서의 전동기(20)는, 상기 실시예에서의 전동기(20)가 프레임(10)에 장착되어 있던 것에 반하여, 프레임(10) 내를 길이 방향으로 이동 가능한 슬라이딩 슬리브(12)에 장착된다. 슬라이딩 슬리브(12) 외면에는 적어도 하나의 플런저(13)가 마련되어 있다. 플런저(13)는 도 14에 도시한 바와 같이, 볼(13a)과, 볼(13a)을 슬라이딩 슬리브(12) 외주면으로부터 반경 방향 바깥쪽을 향해 바이어스시키기 위한 스프링(13b)으로 구성된다. 플런저(13)는 바람직하게는 후술하는 슬라이딩 슬리브(12)의 이동을 원활하게 하기 위해 슬라이딩 슬리브(12)의 원주 방향으 로 서로 대향(또는 원주 방향으로 서로 이간)된 적어도 2군데 및/또는 길이 방향으로 서로 이간된 적어도 2군데(도시된 경우, 4군데)에 각각 배치된다.

프레임(10)의 내면에는 슬라이딩 슬리브(12)가 소정 위치에 있을 때, 플런저(13)의 볼(13a)을 그 내부에 수용하여 슬라이딩 슬리브(12)를 고정하도록 플런저(13)에 대응하는 위치에 걸어맞춤구멍(14)이 마련된다. 더 바람직하게는 프레임(10)의 내면에는 걸어맞춤구멍(14)으로부터 적어도 후퇴 방향으로 길이 방향으로 연장되는 세로 홈(15)이 마련된다. 세로 홈(15)의 프레임(10) 내면으로부터의 깊이는 걸어맞춤구멍(14)의 프레임(10) 내면부터의 깊이보다 얕게 선정된다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 실시예의 지지아암 구동기구(100)는 정상적인 상태에서는 도 14의 (A)에 도시한 바와 같이, 플런저(13)가 걸어맞춤구멍(14)에 걸어맞춤되어 슬라이딩 슬리브(12)를 고정하고, 상기 실시예와 마찬가지로 사용된다. 인위적인 실수나 전동기(20)의 고장 등으로 아암(71)을 연 상태로 끌어올렸을 때에 생기는, 아암(71)을 강제적으로 닫으려는 방향의 외적 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때, 즉 랙부재(50), 왕복부재(40), 구동 나사부재(30)를 통해 슬라이딩 슬리브(12)를 후퇴시키려는 외적 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때 플런저(13)의 볼(13a)은 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이, 스프링(13b)의 힘에 대항하여 걸어맞춤구멍(14)으로부터 빠져나가 세로 홈(15) 내를 후퇴 방향으로 이동한다. 그리하여 랙부재(50)가 슬라이딩 슬리브(12)와 함께 후퇴하기 때문에, 아암(71)이 닫혀 외적 힘에 의해 손상을 입는 것을 회피할 수 있다. 또한 걸어맞춤구멍(14)으로부터 이탈한 볼(13a)은 세로 홈(15) 내를 이동하기 때문에, 슬라이딩 슬리브(12)가 원주 방 향으로 회전하여 아암(71)이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 그리고, 세로 홈(15)이 걸어맞춤구멍(14)에 연통되어 있음으로써 슬라이딩 슬리브(12)를 정상적인 상태 위치에 되돌리는 것을 용이하게 할 뿐 아니라 본 지지아암 구동기구의 조립 작업을 용이하게 한다.

도 15는 실시예 3의 지지아암 구동기구(100)의 변형예를 도시한 도면으로서, 특히 이탈한 슬라이딩 슬리브(12)를 본래의 위치에 복귀시키는 데 적합한 형태를 가지고 있으며, 아암(71)을 완전히 닫았을 때 그 이상의 닫힘 방향으로의 아암(71)의 이동을 저지하기 위한 스토퍼(74)를 구비하고 있는 점을 제외하고, 실시예 3과 기본적으로 마찬가지로 구성된다. 도시된 경우, 플런저(13)와 걸어맞춤구멍(14) 및 세로 홈(15)의 위치 관계가 도 11 내지 도 14에 도시한 위치 관계와는 반대의 관계가 되어 있지만, 도 11 내지 도 14에 도시한 위치 관계와 마찬가지로 배치해도 되는 것은 용이하게 이해될 것이다.

실시예 3에서 설명한 바와 마찬가지로 이 변형예에서의 지지아암 구동기구(100)도 플런저(13)가 걸어맞춤구멍(14)에 걸어맞춤되고 슬라이딩 슬리브(12)를 고정한 상태로 사용되며, 고장 등에 의해 아암(71)이 열린 상태(도 15의 (A) 참조)로 아암(71)을 강제적으로 닫으려는 방향의 큰 외적 힘이 가해졌을 때 도 15의 (B)에 도시한 바와 같이, 플런저(13)의 볼(13a)이 걸어맞춤구멍(14)으로부터 빠져나가 세로 홈(15) 내를 후퇴 방향으로 이동하고, 랙부재(50)가 슬라이딩 슬리브(12)와 함께 후퇴하여 아암(71)을 닫는다.

아암(71)을 강제적으로 닫고 강관 구조물 내면 처리장치를 외부로 꺼낸 후, 소요되는 수리를 행하는데, 전동기(20)에 의한 작동이 가능하게 되었을 때 아암(71)을 닫는 방향으로 전동기(20)를 회동시키면, 아암(71)은 스토퍼(74)에 눌러붙여져 완전히 닫힌 상태가 된다(도 15의 (C) 참조). 여기서 스토퍼(74)는 아암(71)의 닫힘 방향의 이동을 정지하는 한편, 아암(71)이 완전히 열렸을 때 둥근 랙부(51)의 전진을 정지시키도록 구성할 수도 있다. 아암(71)의 닫힘 방향의 이동 정지를 위한 스토퍼와, 열림방향의 이동 정지를 위한 스토퍼는 도시한 바와 같이 하나의 스토퍼로서 마련하는 것 이외에 별개의 스토퍼로서 각각 마련할 수도 있는 것은 용이하게 이해될 것이다.

아암(71)을 완전히 열린 상태에서 전동기(20)를 더 회동시키면, 구동 나사부재(30)가 왕복부재(40)의 너트부(41) 내를 전진 방향으로 이동하기 때문에, 구동 나사부재(30)는 연결된 전동기(20)를 통해 슬라이딩 슬리브(12)를 전진 방향으로 이동시키고, 이에 의해 플런저(13)가 걸어맞춤구멍(14)과 걸어맞춤되어 본래의 위치에 고정되게 된다(도 15의 (D) 참조). 여기서 플런저(13)와 걸어맞춤구멍(14)의 걸어맞춤수단이 동일한 세로 홈(15) 상에 복수 개 마련되는 경우, 걸어맞춤구멍(14)으로부터 이탈한 플런저(13)가 다른 인접하는 걸어맞춤구멍(14)에 걸어맞춤되어 상술한 복귀 동작을 행할 수 없게 되는 것을 방지하기 위해 도 15의 (C)로 도시하는 바와 같이, 동일한 세로 홈(15) 상에서 서로 인접하는 2개의 플런저(13) 사이 및 걸어맞춤구멍(14) 사이의 간격(L1)이, 아암(71)이 완전히 열렸을 때와 완전히 닫혔을 때의 둥근 랙부(51)의 전진 위치와 후퇴 위치 사이의 간격(L2)보다 커지도록 구성될 필요가 있다.

본 발명의 지지아암 구동기구는 소직경의 강관 구조물뿐 아니라 대직경의 강관 구조물 내면 처리에도 이용이 가능하다.

본 발명에 따른 지지아암 구동기구는 소직경의 강관 구조물에 적용할 수 있고, 유체 수송관 대신에 전선을 사용할 수 있기 때문에, 소직경·경량 구조로 할 수 있으며 또한 자동화가 가능한 소형 완충 기능을 구비하고 있다. 또한 어떠한 고장 또는 부주의로 아암을 연 채로 감아 올렸다 해도 아암을 닫으려는 외적 힘에 의해 구동 나사봉부재가 후퇴 가능하기 때문에, 아암을 손상시키지 않고 감아 올릴 수 있다.

Claims

강관 구조물 내면 처리장치를 강관 구조물에 삽입하고, 소정 위치에 도달하였을 때 지지아암부재가 열려 그 위치를 유지하고 또한 소정의 내면 처리를 행하는 설비에 있어서,

상기 강관 구조물 내면 처리장치의 본체를 지지하는 프레임;

상기 프레임에 장착된 전동기;

상기 전동기의 구동축에 커플링을 통해 연결된 구동 나사봉부재;

상기 프레임에 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 지지되어 있고, 상기 구동 나사봉부재에 나사결합되는 너트부 및 그 너트부에 접속된 챔버부를 가지는 왕복부재;

선단에 둥근 랙부, 중간에 연결 로드부, 후단에 머리부를 가지고 있고, 상기 머리부가 상기 왕복부재의 상기 챔버부 내에 회전은 불가능하고 활동은 가능하게 걸어맞춤되는 랙부재;

상기 랙부재의 상기 연결 로드부의 외주에 장착되어 있고, 상기 랙부재의 둥근 랙부를 상기 왕복부재의 상기 챔버부의 선단으로부터 이간시키도록 작용하는 압축 코일스프링;

소정 길이의 아암의 선단에 접촉 롤러를 회전 가능하게 설치하고, 상기 아암의 후단에 피니언을 고정하며, 그 피니언을 상기 프레임에 회전 가능하게 지지하고 또한 상기 랙부재의 둥근 랙부에 맞물리게 한 복수 조의 지지아암부재;

상기 왕복부재의 전진 위치 및 후퇴 위치를 제한하는 리밋스위치군; 및

상기 리밋스위치군으로부터의 신호에 응답하여 상기 전동기의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 강관 구조물 내면 처리장치의 지지아암 구동기구.
제1항에 있어서,

상기 리밋스위치군은 제1조 및 제2조의 리밋스위치로 이루어지고, 상기 제1조의 리밋스위치는 상기 왕복부재와 상기 랙부재에 고정된 접점을 가지고 있어서 상기 왕복부재의 전진 위치를 제한하며, 또한 상기 제2조의 리밋스위치는 상기 왕복부재와 상기 프레임의 소정 위치에 고정된 접점을 가지고 있어서 상기 왕복부재의 후퇴 위치를 제한하는 지지아암 구동기구.
제1항에 있어서,

상기 아암을 상기 랙부재의 둥근 랙부의 원주 방향으로 180˚ 이간시켜 2조 설치한 지지아암 구동기구.
제1항에 있어서,

상기 아암을 상기 랙부재의 둥근 랙부의 원주 방향으로 120˚ 이간시켜 3조 설치한 지지아암 구동기구.
제1항에 있어서,

상기 아암을 상기 랙부재의 둥근 랙부의 원주 방향으로 90˚ 이간시켜 4조 설치한 지지아암 구동기구.
제2항에 있어서,

상기 왕복부재의 챔버부 내에 있어서 랙부재가 이동 가능한 거리는 아암을 완전히 열었을 때와 닫았을 때 사이의 랙부재의 이동 거리에 대응하고, 상기 제1조의 리밋스위치의 2개 접점은 양자의 접합 위치가 실질적으로 상기 랙부재의 이동 가능 거리에 대응한 거리를 이동할 수 있도록 적어도 한쪽 접점을 이동 가능하게 마련한 지지아암 구동기구.
제1항에 있어서,

상기 전동기는 프레임 내를 길이 방향으로 이동 가능한 슬라이딩 슬리브에 장착되고, 상기 슬라이딩 슬리브는 프레임의 내면에 마련된 걸어맞춤구멍과 걸어맞춤 및 이탈 가능하게 걸어맞춤되는 적어도 하나의 플런저를 구비하며, 상기 플런저는 슬라이딩 슬리브를 후퇴시키는 방향의 외적 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때 걸어맞춤구멍으로부터 이탈하여 슬라이딩 슬리브가 후퇴하는 것을 허용하는 지지아암 구동기구.
제7항에 있어서,

상기 플런저는 슬라이딩 슬리브의 원주 방향으로 서로 이간된 적어도 2군데 및/또는 슬라이딩 슬리브의 길이 방향으로 서로 이간된 적어도 2군데에 각각 배치되는 지지아암 구동기구.
제7항에 있어서,

상기 플런저는 슬라이딩 슬리브 외주면으로부터 바깥쪽을 향하여 바이어스되는 볼을 가지고, 상기 걸어맞춤구멍은 그 걸어맞춤구멍으로부터 길이 방향으로 연장되는 세로 홈에 연속되며, 상기 세로 홈의 깊이는 걸어맞춤구멍의 깊이보다 얕게 형성되고, 슬라이딩 슬리브를 후퇴시키는 방향의 외적 힘이 소정의 크기 이상이 되었을 때 상기 볼이 걸어맞춤구멍으로부터 세로 홈으로 이동하는 지지아암 구동기구.