KR20110039748A - Pipe cutting apparatus and method using plasma - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파이프 절단장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하여 파이프를 절단하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pipe cutting device, and more particularly to a device for cutting a pipe using a plasma.
일반적으로 파이프는 일정한 길이와 직경으로 일괄 생산되기 때문에 산업현장에서 필요로 하는 길이로 절단하거나 용접등으로 연결하여 사용한다. In general, pipes are produced in a batch with a certain length and diameter, so they are cut to the length required by industrial sites or connected by welding.
종래의 특히 금속제 파이프를 절단하는 장치로서는 고속 회전하는 커터로 파이프를 절단하는 냉간 절단장치가 있다. 이 냉간 절단장치는 기계적인 방식으로 파이프를 절단하기 때문에 절단시에는 파이프를 척에 견고하게 고정시키고 고속 회전하는 커터와 파이프를 접촉시키게 된다. 이때 파이프를 완전히 절단하기 위해서는 회전하는 커터를 고정하고 척에 물린 파이프를 회전시키거나, 반대로 파이프를 고정하고 회전하는 커터를 파이프의 둘레 방향으로 일주시키는 구성으로 하고 있다. Conventionally, especially the apparatus which cuts a metal pipe is a cold cutting device which cuts a pipe with the cutter which rotates at high speed. Since the cold cutting device cuts the pipe in a mechanical manner, the pipe is securely fixed to the chuck and the pipe is brought into contact with the cutter that rotates at high speed. At this time, in order to completely cut the pipe, the rotating cutter is fixed and the pipe bitten by the chuck is rotated.
따라서, 파이프의 직경이 커지게 되면 파이프를 고정하는 척이 커지게 되고, 커터를 파이프의 둘레 방향으로 일주시키기 위한 구성 또는 척을 회전시키기 위한 구성 또한 매우 커지고 복잡하게 되어, 절단장치를 배관공사 현장으로 이동하기가 어렵게 된다. 또한, 이러한 척이나 커터의 규격은 파이프의 직경에 비례하여 커지게 되고 일정한 규격의 척이나 커터로는 일정 범위의 직경을 가진 파이프만을 절단할 수 있기 때문에, 수십 밀리미터에서 수백 밀리미터의 다양한 직경을 가진 파이프를 절단하기 위해서는 상이한 규격의 절단장치를 여러 개 구비하여야 한다.Therefore, the larger the diameter of the pipe, the larger the chuck fixing the pipe, and the configuration for rotating the cutter in the circumferential direction of the pipe or the configuration for rotating the chuck also becomes very large and complicated. It becomes difficult to move to. In addition, the size of the chuck or cutter increases in proportion to the diameter of the pipe, and only a pipe having a certain range of diameters can be cut by a chuck or cutter of a certain size, so that the diameter of the chuck or the cutter may vary from several tens of millimeters to several hundred millimeters. In order to cut a pipe, several cutting devices of different specifications should be provided.
한편, 냉간 절단장치는 그 구조상 파이프를 길이방향에 수직하게 절단하게 되는데, 절단된 파이프를 용접에 의해 서로 연결하기 위해서는 절단면을 파이프의 길이방향에 대해 일정한 각도로 비스듬하게 깎아내는 베벨링(면취) 가공을 하여야 한다. 이러한 베벨링 가공을 위해서는 별도의 장비가 필요하고, 수동으로 베벨링 가공을 하는 경우 시간이 매우 많이 걸려 숙련된 작업자라 하더라도 예를 들어 700mm 직경의 스테인레스강 파이프를 절단하고 베벨링 가공하는 데에는 약 1시간 이상 소요된다.On the other hand, the cold cutting device is a structure that cuts the pipe perpendicular to the longitudinal direction, in order to connect the cut pipes with each other by welding beveling (chamfering) to cut the cutting surface at an angle with respect to the longitudinal direction of the pipe at an angle. It should be processed. This beveling process requires additional equipment, and manual beveling takes a very long time, even for skilled workers, for example, to cut and beveling a stainless steel pipe of 700 mm diameter. It takes more than an hour.
이러한 냉간 절단장치의 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마 아크로 금속제 파이프를 절단하는 플라즈마 절단장치가 알려져 있다(특허공개 제2000-0012752호, 특허공개 제2007-0105781호 등). 플라즈마 절단장치는 고온의 플라즈마 아크를 이용하여 파이프를 용융시킴으로써 절단하기 때문에 냉간 절단장치에 비해 파이프를 견고하게 고정할 필요가 없고 단순히 지지하면서 파이프 또는 플라즈마 토치를 회전시키기만 하면 되므로 구성이 단순하고 하나의 장치로 다양한 직경의 파이프를 절단할 수 있다. 또한, 플라즈마 토치의 각도를 조절함으로써 절단면의 각도를 조절할 수 있으므로 별도의 베벨링 가공이 필요 없거나 베벨링 가공을 하더라도 간단 한 마무리 작업으로 끝낼 수 있다.In order to solve the problem of such a cold cutting device, a plasma cutting device for cutting a metal pipe with a plasma arc is known (Patent Publication No. 2000-0012752, Patent Publication No. 2007-0105781, etc.). Plasma cutting device is cut by melting the pipe by using high temperature plasma arc, so there is no need to fix the pipe more firmly than the cold cutting device, and the configuration is simple because it only needs to rotate the pipe or the plasma torch while supporting it. The device can cut pipes of various diameters. In addition, since the angle of the cutting surface can be adjusted by adjusting the angle of the plasma torch, a separate beveling process is not required or even a beveling process can be finished in a simple finishing operation.
그러나, 한편으로 플라즈마 절단장치는 고온의 플라즈마 아크로 파이프를 용융시켜 절단하므로 용융되어 비산되는 찌꺼기가 절단된 파이프 내면에 융착함으로써 파이프 내면이 오염된다는 단점이 있다. 특히, 파이프가 초순수(DI water)나 순도가 높은 화학 약액을 공급하는 배관으로서 사용되는 경우 파이프 내면에 융착된 찌꺼기는 치명적인 오염원으로 작용하게 되므로 이를 제거하여야 하는데, 융착된 찌꺼기는 쉽게 제거되지 않아 파이프 내면을 연마하여 깎아내거나 산으로 세정하는 등의 번거로운 작업을 필요로 한다.On the other hand, the plasma cutting apparatus melts and cuts the pipe with a high temperature plasma arc, so that the inner surface of the pipe is contaminated by fusion to the inner surface of the cut pipe. In particular, when the pipe is used as a pipe for supplying DI water or high-purity chemical liquids, the debris fused to the inner surface of the pipe acts as a deadly pollutant and should be removed. It requires cumbersome work such as grinding and scraping the inner surface or cleaning with acid.
한편, 파이프의 치수 정밀도에 따라 다르기는 하지만, 일반적으로 대직경 파이프의 단면은 비진원(非眞圓)이다. 따라서, 절단시 플라즈마 토치와 파이프의 간격이 일정하지 않아 절단면의 형상과 절단 위치는 불균일하다.On the other hand, although it depends on the dimensional precision of a pipe, generally the cross section of a large diameter pipe is non-circle. Therefore, the spacing between the plasma torch and the pipe is not constant at the time of cutting, so the shape of the cutting surface and the cutting position are nonuniform.
또한, 플라즈마 절단장치는 냉간 절단장치에 비해 구조가 단순하고 소형화되었다고는 하지만, 상기 선행문헌에 개시된 절단장치는 여전히 대형으로 이동이 용이하지 않는 등 개선할 점이 많이 있다.In addition, although the plasma cutting device has a simpler structure and a smaller size than the cold cutting device, the cutting device disclosed in the above-mentioned prior art still has many improvements, such as not being easily moved to a large size.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 플라즈마 절단시 용융되어 비산되는 찌꺼기가 파이프 내면에 융착하지 않아 오염 제거가 용이한 플라즈마 파이프 절단장치를 제공하는 데에 있다. 또한, 본 발명은 비진원인 파이프를 정밀하게 절단할 수 있고, 구조가 더욱 간단하고 소형화가 가능한 플 라즈마 파이프 절단장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a plasma pipe cutting device that is easy to remove the contamination because the debris that is melted and scattered during plasma cutting is not fused to the inner surface of the pipe. In addition, the present invention is to provide a plasma pipe cutting device capable of precisely cutting a non-circular pipe, the structure is simpler and more compact.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플라즈마 절단시 파이프 내부로 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를 불어넣어 용융되어 비산되는 파이프 찌꺼기가 파이프 내면에 융착하지 않도록 한다.In order to achieve the above object, the present invention blows inert gas such as nitrogen or argon into the pipe during plasma cutting so that the pipe dregs which are melted and scattered are not fused to the inner surface of the pipe.
즉, 본 발명의 일 측면에 따른 파이프 절단방법은, 파이프를 회전시키면서 플라즈마 아크로 절단하는 방법으로서, 상기 파이프의 길이방향 일측 단부에서 파이프 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 플라즈마 아크에 의해 용융되어 비산되는 파이프 찌꺼기가 산화되고 파이프 내면에 융착되는 것을 방지하면서 파이프를 절단하는 것을 특징으로 한다.That is, the pipe cutting method according to an aspect of the present invention is a method of cutting a plasma arc while rotating the pipe, by supplying an inert gas into the pipe at one end in the longitudinal direction of the pipe is melted and scattered by the plasma arc Characterized in that the pipe is cut while preventing the pipe dregs from oxidizing and fusion to the inner surface of the pipe.
또한, 상기 파이프의 길이방향 일측 단부에서 파이프 내부로 불활성 가스를 공급함과 함께, 상기 파이프의 타측 단부에서 상기 불활성 가스와 상기 파이프 찌꺼기를 흡입하여 배기할 수 있다.In addition, the inert gas may be supplied into the pipe at one end of the pipe in the longitudinal direction, and the inert gas and the pipe dreg may be sucked and exhausted at the other end of the pipe.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 파이프 절단장치는, 지지 프레임; 상기 지지 프레임 상에 설치되고, 절단될 파이프의 외주면에 접촉하여 지지하면서 상기 파이프를 둘레방향으로 회전시키는 적어도 한 쌍의 지지 롤러; 상기 지지 프레임 상에 수직방향으로 설치되는 수직 지주; 상기 수직 지주에 승강 가능하게 수평방향으로 설치되는 수평 아암; 상기 수평 아암의 단부에 설치되고 플라즈마 토치가 고정되는 토치 고정부; 및 상기 파이프의 길이방향 일측 단부에서 파이프 내부로 불활성 가스를 공급하는 퍼지(purge) 수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plasma pipe cutting apparatus according to another aspect of the present invention, the support frame; At least one pair of support rollers installed on the support frame and rotating the pipes in a circumferential direction while supporting the outer circumferential surface of the pipe to be cut; A vertical strut installed in the vertical direction on the support frame; A horizontal arm provided in the horizontal direction so as to be lifted and lowered on the vertical shore; A torch fixing part installed at an end of the horizontal arm and having a plasma torch fixed thereto; And purge means for supplying an inert gas into the pipe at one end in the longitudinal direction of the pipe.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 토치 고정부는 회전하는 상기 파이프의 외주면 굴곡을 따라 파이프 반경방향으로 요동가능하게 설치된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the torch fixing part is rotatably installed in the radial direction of the pipe along the curvature of the outer circumference of the rotating pipe.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 파이프의 외주면과 접촉하면서 파이프를 그 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 적어도 한 쌍의 슬라이딩 지지수단을 더 구비하며, 이 슬라이딩 지지수단은 파이프의 외주면과 접촉하는 부위에 배치된 복수의 볼 플런저(ball plunger)로 이루어질 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, there is further provided at least a pair of sliding support means for slidingly supporting the pipe in its longitudinal direction while in contact with the outer peripheral surface of the pipe, the sliding support means in contact with the outer peripheral surface of the pipe It may be composed of a plurality of ball plunger (ball plunger) disposed in the site.
또한, 상기 적어도 한 쌍의 지지 롤러 및/또는 슬라이딩 지지수단은 상기 파이프의 직경에 대응하여 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.In addition, the at least one pair of support rollers and / or sliding support means may be configured to be movable in a direction away from or close to each other corresponding to the diameter of the pipe.
이와 같이 본 발명에 의하면 플라즈마에 의한 파이프의 절단시 파이프 내부로 불활성 기체를 공급하여 퍼지를 행할 수 있어 용융되어 비산되는 파이프 찌꺼기가 산화되고 파이프 내면에 융착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 절단 찌꺼기를 수세나 에어 브러쉬 등으로 간단히 제거할 수 있고 절단 부위의 형상이 깨끗한 파이프 절단장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, when the pipe is cut by plasma, an inert gas can be supplied to the inside of the pipe to purge, thereby preventing the pipe dregs which are melted and scattered from being oxidized and fused to the inner surface of the pipe. Therefore, it is possible to provide a pipe cutting device in which the cutting residue can be easily removed with water washing or an air brush, and the shape of the cutting portion is clean.
또한, 토치 고정부가 회전하는 파이프의 외주면 굴곡을 따라 파이프 반경방향으로 요동가능하게 설치됨으로써, 비진원인 파이프에 대하여 플라즈마 토치의 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 절단면의 형상과 절단 위치를 균일하게 유지할 수 있다.In addition, the torch fixing unit is rotatably installed in the radial direction of the pipe along the curvature of the outer circumferential surface of the rotating pipe, so that the spacing of the plasma torch can be constantly maintained with respect to the non-circular pipe. Therefore, the shape of the cut surface and the cut position can be kept uniform.
나아가, 본 발명에 의하면, 소직경에서 대직경까지 직경이 다양한 파이프를 하나의 절단장치로 절단할 수 있으면서도 종래의 플라즈마 절단장치에 비해 장치를 소형화할 수 있어 배관공사 현장에의 이동성을 향상시킬 수 있다.Furthermore, according to the present invention, it is possible to cut pipes of various diameters from small diameters to large diameters with a single cutting device, and to reduce the size of the device compared to a conventional plasma cutting device, thereby improving mobility to a piping work site. have.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 파이프 절단장치의 정면도로서, 파이프(10)의 반경방향에서 본 도면이고, 도 2는 그 측면도로서 파이프(10)의 길이방향에서 본 도면이다. 한편, 도 2에서는 도 1에 도시된 퍼지수단(170), 배기수단(180), 그리고 플라즈마 토치(160) 및 토치 고정 헤드(156,157)의 도시를 생략하였다.1 is a front view of a plasma pipe cutting device according to an embodiment of the present invention, a view from the radial direction of the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 파이프 절단장치는, 지지 프레임(110), 수직 지주(120), 수평 아암(125), 지지 롤 러(130L,130R), 구동 모터(140), 토치 고정부(150), 플라즈마 토치(160), 퍼지수단(170), 배기수단(180), 슬라이딩 지지수단(190) 및 조작 패널(200)을 구비한다.1 and 2, the plasma pipe cutting apparatus according to the present invention, the
지지 프레임(110)은 전형적으로 사각형의 강판으로 이루어지는데, 적어도 수직 지주(120), 지지 롤러(130L,130R) 및 구동 모터(140), 수직 지주(120)에 장착되는 토치 고정부(150)와 조작 패널(200), 그리고 지지 롤러(130L,130R) 상에 놓이는 파이프(10)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강도와 구조를 갖춘다면 그 재료와 구조는 특별히 제한되지 않는다(도면에서는 슬라이딩 지지수단(190L,190R)이 지지 프레임(110) 상에 설치되는 것으로 도시되었지만, 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 생략하거나 지지 프레임(110)과는 분리된 구성요소로서 제공될 수 있다. 상세히는 후술한다). 또한 선택적으로, 지지 프레임(110)의 하부에는 절단장치의 이동성을 향상시키기 위해 바퀴(111)를 달 수 있다.The
수직 지주(120)는 지지 프레임(110) 상에 수직으로 설치되어, 그 단부에 토치 고정부(150)가 설치되는 수평 아암(125)과 조작 패널(200)이 장착된다. 보다 구체적으로, 수직 지주(120)는 서로 평행한 한 쌍의 수직 지주(120)와 그 사이에 배치되는 스크류 형태의 승강축(121)으로 이루어진다. 일방의 수직 지주(120)에는 조작 패널(200)이 장착되고, 승강축(121)에는 수평 아암(125)이 승강 핸들(122)의 회동에 의해 승강가능하게 장착된다. 또한, 수평 아암(125)은 도 2에서 수직 지주(120)로부터 토치 고정부(150)까지의 수평거리가 조절가능하게 승강축에 장착된다.The
한편, 본 실시예에서 승강축(121)은 스크류 형태로 제시되었지만, 수평 아 암(125)을 승강가능하게 장착할 수 있다면 다른 형태의 승강축과 수평 아암의 장착 구조(예를 들어, 체인이나, 래크와 피니언 구조, 선형 모터 등)를 채용할 수도 있음은 물론이다.On the other hand, although the
지지 롤러(130L,130R)는 지지 프레임(110) 상에 설치되어 파이프(10)의 외주면과 접촉하면서 파이프를 지지하고 파이프(10)를 회전시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 지지 롤러(130L,130R)는 두 쌍 구비되고 도 2에서 각 좌측 지지 롤러(130L)와 우측 지지 롤러(130R) 끼리는 롤러 회전축(131)에 의해 연결되어 함께 회전하는 구조로 되어 있다. 또한, 좌측 지지 롤러(130L)의 롤러 회전축(131)에는 웜기어(142)가 구비되고, 웜기어(142)에는 구동 모터(140)의 회전축에 연결된 웜(141)이 치합함으로써, 구동 모터(140)의 회전에 의해 좌측 지지 롤러(130L)의 롤러 회전축(131)이 회전할 수 있게 되어 있다. 즉, 좌측 지지 롤러(130L)는 구동 롤러가 되어 마찰력에 의해 파이프(10)를 회전시키고 우측 지지 롤러(130R)는 파이프(10)의 회전에 따라 회전하는 종동 롤러가 된다. The
지지 롤러(130L,130R)는 파이프(10)의 하중을 견디면서 파이프(10) 외주면과 접촉하여 파이프(10)를 회전시키기에 충분한 마찰계수를 가진다면 어떠한 재질과 구조로 되어도 된다. 예를 들어, 파이프(10)가 강관이라면 지지 롤러(130L,130R)는 금속제로 이루어진 것이 바람직하고, 그 표면은 파이프(10)와의 마찰력을 증진시키기 위한 미세 홈들을 형성하거나, 고무나 수지로 코팅할 수 있다.The
한편, 본 실시예에서 지지 롤러(130L,130R)는 두 쌍 구비되었지만 지지 롤 러의 수는 특별히 한정되지는 않는다. 즉, 지지 롤러의 폭(도 1에서 지지 롤러(130L,130R)의 가로방향 길이)을 넓게 하여 한 쌍만 구비하거나, 세 쌍 이상의 지지 롤러를 구비할 수도 있다. 또한, 좌우측 지지 롤러(130L,130R) 사이의 간격은 파이프(10)의 직경에 따라 조절되는 것이 바람직한데, 이에 대해서는 후술한다.On the other hand, in the present embodiment, two pairs of
토치 고정부(150)는 전술한 수평 아암(125)의 승강축(121)과는 반대쪽 단부에 장착된다. 토치 고정부(150)는 위에서부터 차례로 고정부 상부 몸체(151U), 고정부 중앙 몸체(151M), 고정부 하부 몸체(151L)를 구비한다. 고정부 상부 몸체(151U)는 수평 아암(125)의 단부에 고정 장착되고, 상하로 관통 홀이 형성되어 있어 요동축(152)이 슬라이딩 가능하게 관통된다. 고정부 중앙 몸체(151M)에는 토치 고정 아암(155)이 도 1에서 좌우방향 길이가 조절가능하게 고정된다. 또한, 고정부 중앙 몸체(151M)의 위쪽에는 요동축(152)이 고정 또는 일체로 형성되어 있고, 코일 스프링(153)을 개재하여 전술한 고정부 상부 몸체(151U)의 관통 홀에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 고정부 하부 몸체(151L)는 고정부 중앙 몸체(151M)의 하부에 고정되고, 고정부 하부 몸체(151L)에는 파이프(10)의 외주면과 접촉하면서 파이프의 회전에 따라 회전하는 요동 롤러(154)가 장착된다. The
따라서, 고정부 상부 몸체(151U)는 수평 아암(125)의 단부에 고정됨으로써 그 높이가 일정하게 유지되지만, 전술한 바와 같이 파이프(10)가 비진원인 경우 파이프의 회전에 따라 요동 롤러(154)가 상하로 요동하게 되고 그에 따라 고정부 하부 몸체(151L), 고정부 중앙 몸체(151M) 및 요동축(152)이 상하로 요동가능하게 된다. 그 결과 토치 고정 아암(155)를 통해 고정부 중앙 몸체(151M)에 장착되는 플라 즈마 토치(160)는 파이프(10)의 외주면과 항상 일정한 간격을 유지할 수 있게 된다.Accordingly, the fixing part
토치 고정 아암(155)의 고정부 중앙 몸체(151M)와 반대쪽 단부에는 토치 고정 헤드(156)가 장착되고, 토치 고정 헤드(156)에는 플라즈마 토치(160)가 삽입되는 홀이 형성되어 있어 플라즈마 토치(160)를 삽입한 후 토치 고정 레버(157)를 이용하여 플라즈마 토치(160)를 고정할 수 있게 되어 있다. 여기서, 토치 고정 헤드(156)는 플라즈마 토치(160)의 각도 즉, 플라즈마 토치가 파이프(10)와 이루는 각도를 조절할 수 있도록 토치 고정 아암(155)에 장착되는 것이 바람직하다.A
한편, 토치 고정부(150)는 플라즈마 토치(160)를 장착할 수 있고, 파이프(10)의 외주면 굴곡을 따라 상하로 요동할 수 있는 구조라면 상술한 구체적인 구조에 한정되지 않는다. 예컨대, 상술한 실시예에서 고정부 중앙 몸체(151M)와 고정부 하부 몸체(151L)는 일체로 형성될 수 있고, 요동축(152) 및 코일 스프링(153)의 개수나 요동 롤러(154)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 변경가능하다.Meanwhile, the
퍼지수단(170)은 파이프(10)의 절단되는 쪽 즉, 플라즈마 토치(160)와 가까운 쪽에 배치되어 파이프(10) 내부로 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를 퍼지가스로서 공급한다. 구체적으로 퍼지수단(170)은 도시하지 않았지만 퍼지가스 봄베와 유량조절 밸브 등을 포함하고, 파이프(10)의 절단측 단부에 끼워지는 밀폐 캡(172)과 밀폐 캡(172)의 중앙에 베어링(미도시)을 통해 회동가능하게 연결되는 퍼지가스 공급관(171)을 통해 파이프(10) 내부로 퍼지가스를 공급한다. 따라서, 플라즈마 아 크로 파이프(10)를 절단할 때 용융되어 비산되는 파이프 찌꺼기가 공기중의 산소와 접촉하여 산화되는 것을 막고 파이프 찌꺼기를 냉각시켜 파이프(10) 내면에 융착되는 것을 방지할 수 있다. 이렇게 본 발명에 따르면 퍼지수단(170)을 구비함으로써 절단되는 파이프의 내부 표면 형상을 깨끗하게 유지할 수 있고 오염원을 근본적으로 제거할 수 있다.The purge means 170 is disposed on the cut side of the
한편, 본 실시예에서는 퍼지가스를 공급하기 위한 구체적인 수단으로서 퍼지가스 공급관(171)과 밀폐 캡(172)을 제시하였으나 구체적인 수단은 이에 한정되지 않고 변경가능하다. 예를 들어, 밀폐 캡(172)은 절단되는 파이프(10) 내부로 퍼지가스 이외의 공기가 들어가는 것을 막을 수 있어 효과적이지만 밀폐 캡(172)은 파이프(10)의 직경에 따라 다양한 사이즈의 것을 준비해 두고 갈아 끼워야 하기 때문에 효과 대비 비용면에서 다소 비실용적일 수 있다. 따라서, 단순히 파이프 내부의 절단되는 개소를 향해 퍼지가스를 분사하는 노즐 형태로 구현하는 것만으로도 소기의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 퍼지수단(170)은 파이프(10)의 길이가 가변적이라는 점을 고려하고, 장치(즉 지지 프레임(110))의 소형화를 위해 지지 프레임(110)과는 별체로 구비하는 구성으로 하였으나, 퍼지수단(170)을 지지 프레임(110) 상에 설치할 수도 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the purge
파이프(10)의 퍼지수단(170)과 반대쪽에는 배기수단(180)을 배치할 수 있다. 배기수단(180)은 퍼지수단(170)에 의해 공급되는 불활성 가스와 파이프(10)의 절단시 생성되는 찌꺼기를 흡입하여 배기하는 역할을 하는 것으로서, 적절한 용량을 가지는 배기 펌프를 포함한다. 배기수단(180)은 구체적으로 퍼지수단(170)과 마 찬가지로, 배기관(181)과 밀폐 캡(182)으로 구현할 수 있으나, 퍼지수단과 마찬가지로 밀폐 캡(182)을 생략하고 적절한 직경의 흡입관을 파이프(10) 내부로 삽입하는 구성으로 구현할 수도 있다. 또한, 배기수단(180)을 지지 프레임(110) 상에 배치할 수도 있다. 나아가, 파이프(10)가 상대적으로 소직경인 경우와 같이, 퍼지수단(170)에 의한 불활성 가스의 공급만으로도 충분한 효과가 얻어지는 경우에는 배기수단(180)을 생략할 수도 있다.The exhaust means 180 may be disposed on the opposite side to the purge means 170 of the
본 발명의 파이프 절단장치는 파이프(10)를 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 적어도 한 쌍의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)을 구비할 수 있다. 이 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 특히 대직경의 무거운 파이프를 절단장치에 로딩/언로딩하거나 절단 위치를 조정하기 위해 파이프를 길이방향으로 이동시킬 때 유용하다. Pipe cutting device of the present invention may be provided with at least a pair of sliding support means (190L, 190R) for slidingly supporting the pipe (10) in the longitudinal direction. These sliding support means 190L, 190R are particularly useful for loading / unloading large diameter heavy pipes in the cutting device or for moving the pipes longitudinally to adjust the cutting position.
슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 지지 프레임(110) 상에 두 쌍의 지지 롤러(130L,130R)의 바깥쪽(도 1에서 지지 프레임(110)의 최우측과 최좌측)에 각각 한 쌍씩 두 쌍 구비된다. 각 쌍의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 도 2에서 파이프(10)를 중심으로 좌우측에서 파이프(10)의 외주면과 접촉하면서 지지하도록 V자형으로 배치된다. 바람직하게, 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 파이프(10)와의 접촉 부위인 표면에 복수의 볼 플런저(191)를 배치함으로써 구현된다. 볼 플런저 자체는 접촉 대상물을 모든 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있지만, 본 실시예에서 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 파이프(10)를 중심으로 V자형으로 배치되기 때문에, 파이프의 반경방향 이동은 규제되고 길이방향으로만 이동가능하게 된 다.The sliding support means 190L and 190R are each placed on the
도 2에서 좌우로 쌍을 이루어 배치되는 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 파이프(10)의 직경에 대응하여 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동가능한 것이 바람직하다. 이를 위해 좌우 각각의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지수단 이동축(193)에 의해 관통되어 지지 프레임(110)에 설치된다. 지지수단 이동축(193)은 좌우 각각의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)에 대응되는 부분에 형성된 나사산의 회전방향이 서로 반대로 되어 있어, 지지수단 이동 핸들(192)을 어느 한 방향으로 회동시킴으로써 지지수단 이동축(193)을 회전시키면 좌우 각각의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 서로 반대방향으로 이동하게 되어 서로 멀어지거나 가까워지게 된다. 또한, 도 1에서 좌측에 배치되는 슬라이딩 지지수단 쌍(190L,190R)과 우측에 배치되는 슬라이딩 지지수단 쌍(190L,190R)은 그 간격을 독립적으로 조정할 수도 있지만, 어느 한 쌍의 간격을 조정했을 때 다른 쌍의 간격도 동일하게 조정되는 것이 바람직하다. 이는 도시하지는 않았지만 지지 프레임 내부에서 기어, 벨트, 체인 등을 이용하여 좌우측 쌍의 슬라이딩 지지수단(190L,190R)을 연동시킴으로써 구현할 수 있다.In Figure 2 it is preferable that the sliding support means 190L, 190R arranged in pairs from side to side are movable in a direction away from or close to each other corresponding to the diameter of the
한편, 전술한 지지 롤러(130L,130R) 역시 슬라이딩 지지수단(190L,190R)과 마찬가지로 파이프(10)의 직경에 대응하여 서로 멀어지거나 가까워지도록 이동가능하게 배치되는 것이 바람직한데, 이는 도 3에 도시된 슬라이딩 지지수단(190L,190R)과 마찬가지의 스크류 형태의 이동축과 롤러 이동 핸들(132)에 의해 구현될 수 있다. 다만, 도 2에서 좌측의 지지 롤러(130L)는 구동 모터(140)에 의해 회전력을 전달받는 구동 롤러이므로 그 위치가 고정되는 것이 바람직하고, 이는 도 2에서 우측의 지지 롤러(130R)만이 롤러 이동 핸들(132)에 의해 이동가능하도록 구성함으로써 구현 가능하다. 나아가, 슬라이딩 지지수단(190L,190R) 역시 좌측의 슬라이딩 지지수단(190L)을 고정하고 우측의 슬라이딩 지지수단(190R)만 이동가능하게 구성할 수도 있다. 또한, 지지 롤러(130L,130R)와 슬라이딩 지지수단(190L,190R)의 간격 조절수단은 스크류 이외의 래크와 피니언, 웜과 웜기어 또는 선형 모터 등의 알려진 다른 수단으로 구체화 할 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the
한편, 본 실시예에서 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 지지 프레임(110) 상의 지지 롤러(130L,130R) 바깥쪽에 한 쌍씩 두 쌍이 배치되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 그 폭(도 1에서 가로방향 길이)을 더 넓게 하여 어느 한 쪽에만 배치할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서 슬라이딩 지지수단(190L,190R)은 지지 프레임(110) 상에 배치되었지만 지지 프레임(110)과 독립하여 별체로 구성할 수도 있다. 이 경우 본 발명의 파이프 절단장치를 더욱 소형화할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, two pairs of sliding support means 190L and 190R are disposed one pair outside the
조작 패널(200)은 일방의 수직 지주(120)에 장착되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 절단장치의 조작을 위한 ON/OFF 스위치와, 플라즈마 토치의 출력과 파이프(10)의 회전속도(즉, 구동 모터(140)의 회전속도)를 조절하기 위한 조절 손잡이 등이 마련된다. 또한 선택적으로, 조작 패널(200)은 퍼지수단(170)의 유량조절 밸브나 배기수단(180)의 펌프 출력 등을 조절하기 위한 버튼을 구비할 수도 있다. 한편, 도면에서 조작 패널(200)에서 구동 모터(140), 플라즈마 토치(160), 퍼지수 단(170) 및 배기수단(180)을 제어하기 위해 필요한 전기적 연결은 도시를 생략하였다. 또한, 본 실시예에서 조작 패널(200)은 수직 지주(120)에 장착되는 구성으로 하였으나 그 배치는 얼마든지 변경가능하고, 파이프 절단장치와 별체로 구성할 수도 있다.The
본 발명의 파이프 절단장치는 이상과 같이 구성함으로써 매우 컴팩트하게 소형화할 수 있다. 즉, 종래의 플라즈마 파이프 절단장치, 특히 컴퓨터 수치제어(CNC) 머신으로 구성하는 경우는 통상 파이프 길이방향으로 매우 길게 구현되고, 지지 프레임의 파이프 길이방향 양단부에 각각 하나씩 두 개의 수직 지주가 설치되며 두 개의 수직 지주를 수평방향으로 연결하는 긴 횡간에 플라즈마 토치 고정 헤드를 장착하는 구성으로 하는 것이 일반적이었다. 이에 대해 본 발명에서는 지지 프레임(110)의 대략 중앙에 하나의 수직 지주(120)만을 설치함으로써 장치를 매우 컴팩트하게 구성할 수 있어, 예컨대 최대 700mm 직경의 파이프 절단장치를 본 발명과 같이 구성할 경우 가로, 세로, 높이 각각을 1m 내외로 제작할 수 있어 배관공사 현장으로의 이동성을 현저하게 향상시킬 수 있다.The pipe cutting device of the present invention can be miniaturized very compactly as described above. That is, in the case of a conventional plasma pipe cutting device, in particular, a computer numerical control (CNC) machine is usually implemented in a very long pipe length direction, two vertical struts, one at each end of the pipe longitudinal direction of the support frame, two It was common to set it as the structure which mounts a plasma torch fixing head between the long horizontal which connects two vertical struts horizontally. On the other hand, in the present invention, by installing only one
이하, 본 발명의 파이프 절단장치의 동작을 설명함으로써 본 발명에 따른 파이프 절단방법에 관해 설명한다.Hereinafter, the pipe cutting method according to the present invention will be described by explaining the operation of the pipe cutting device of the present invention.
먼저, 승강 핸들(122)을 돌려 절단하고자 하는 파이프(10)가 절단장치에 로딩가능하도록 토치 고정부(150)를 상승시킨다. 또한, 롤러 이동 핸들(132)을 돌려 좌우측 지지 롤러(130L,130R) 간의 간격을 충분히 벌리고, 지지수단 이동 핸들(192)를 돌려 좌우측 슬라이딩 지지수단(190L,190R) 간의 간격을 파이프(10)가 그 위에 올려지고 볼 플런저(191)와 파이프의 외주면이 접촉할 정도로 조절한다. First, the
이어서, 절단하고자 하는 파이프(10)를 슬라이딩 지지수단(190L,190R)에 올려 놓는다. 이때, 좌우측 지지 롤러(130L,130R) 간의 간격은 충분히 벌려져 있기 때문에 파이프(10)와 지지 롤러(130L,130R)는 접촉되지 않는다. 이 상태에서 파이프(10)를 길이방향으로 밀어 절단 위치(플라즈마 토치(160)의 위치)를 맞춘 다음, 롤러 이동 핸들(132)을 돌려 좌우측 지지 롤러(130L,130R) 간의 간격을 좁혀 지지 롤러(130L,130R)가 파이프(10)의 외주면과 접촉하도록 한다. 이어서, 지지수단 이동 핸들(192)를 돌려 좌우측 슬라이딩 지지수단(190L,190R) 간의 간격을 벌림으로써 파이프(10)가 지지 롤러(130L,130R)에 의해서만 지지되도록 한다. 이어서, 승강 핸들(122)을 돌려 토치 고정부(150)의 요동 롤러(154)가 적당한 압력으로 파이프(10) 윗면과 접촉하도록 토치 고정부(150)를 하강시킨다. Subsequently, the
이어서, 퍼지가스 공급관(171)이 연결된 밀폐 캡(172)과 배기관(181)이 연결된 밀폐 캡(182)을 파이프(10)의 양단부에 끼운다. 그리고, 조작 패널(200)의 버튼이나 조절 손잡이를 조절하여 필요한 플라즈마 토치(160)의 출력, 구동 모터(140)의 회전속도, 퍼지수단(170)의 퍼지가스 공급유량, 배기수단(180)의 배기펌프 출력 등을 맞춘다. 이로써 파이프 절단을 위한 셋팅이 완료된다.Subsequently, the
이어서, 조작 패널(200)의 각 스위치를 작동하여 구동 모터(140)를 정해진 속도로 회전함으로써 파이프(10)를 회전시키고, 플라즈마 아크를 발생시켜 파이프의 절단을 시작한다. 이때, 동시에 퍼지수단(170)에 의해 파이프(10)의 일측 단부에서 파이프 내부로 불활성 가스를 공급하여 플라즈마 아크에 의해 용융되어 비산 되는 파이프 찌꺼기가 산화되는 것을 막고, 찌꺼기가 파이프 내면에 융착되는 것을 방지한다.Subsequently, each switch of the
파이프(10)가 둘레방향으로 일주함으로써 파이프의 절단이 완료되면 구동 모터(140), 플라즈마 토치(160), 퍼지수단(170), 배기수단(180)의 각 동작을 모두 정지하고, 파이프(10)를 로딩할 때와 반대의 조작으로 토치 고정부(150), 슬라이딩 지지수단(190L,190R) 및 지지 롤러(130L,130R)를 이동시키고 절단된 파이프를 언로딩한다. 이어서, 파이프 내면에 남은 절단 부산물인 찌꺼기를 털어내거나 씻어냄으로써 제거한다.When the
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be appreciated that one embodiment is possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 파이프 절단장치의 정면도이다.1 is a front view of a plasma pipe cutting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 측면도이다.2 is a side view of the apparatus shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 장치에서 슬라이딩 지지수단의 구체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a specific configuration of the sliding support means in the apparatus shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 파이프 110 : 지지 프레임10 pipe 110: support frame
111 : 이동 바퀴 120 : 수직 지주111: moving wheel 120: vertical strut
121 : 승강축(스크류) 122 : 승강 핸들121: lifting shaft (screw) 122: lifting handle
125 : 수평 아암 130L,130R : 지지 롤러125:
131 : 롤러 회전축 132 : 롤러 이동 핸들131: roller rotation axis 132: roller moving handle
140 : 구동 모터 141 : 웜140: drive motor 141: worm
142 : 웜기어 150 : 토치 고정부142: worm gear 150: torch fixing part
151U : 고정부 상부 몸체 151M : 고정부 중앙 몸체151U: Fixed part
151L : 고정부 하부 몸체 152 : 요동축151L: fixed lower part body 152: swing shaft
153 : 코일 스프링 154 : 요동 롤러153: coil spring 154: rocking roller
155 : 토치 고정 아암 156 : 토치 고정 헤드155: torch fixing arm 156: torch fixing head
157 : 토치 고정 레버 160 : 플라즈마 토치157: torch fixing lever 160: plasma torch
170 : 퍼지수단 171 : 퍼지가스 공급관170: purge means 171: purge gas supply pipe
172 : 밀폐 커버 180 : 배기수단172: airtight cover 180: exhaust means
181 : 배기관 182 : 밀폐 커버181: exhaust pipe 182: airtight cover
190L,190R : 슬라이딩 지지수단 191 : 볼 플런저190L, 190R: Sliding support means 191: Ball plunger
192 : 지지수단 이동 핸들 193 : 지지수단 이동축(스크류)192: support means moving handle 193: support means moving shaft (screw)
200 : 조작 패널200: operation panel
Claims (9)
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KR1020090096728A KR20110039748A (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Pipe cutting apparatus and method using plasma |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
- 2009-10-12 KR KR1020090096728A patent/KR20110039748A/en not_active Application Discontinuation
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