KR20120025581A - 파이프 조립장치 - Google Patents

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KR20120025581A
KR20120025581A KR1020127000200A KR20127000200A KR20120025581A KR 20120025581 A KR20120025581 A KR 20120025581A KR 1020127000200 A KR1020127000200 A KR 1020127000200A KR 20127000200 A KR20127000200 A KR 20127000200A KR 20120025581 A KR20120025581 A KR 20120025581A
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겐지 노미
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가부시기가이샤 프라스원테크노
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Abstract

(과제)
본 발명은, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 플랜지 부착관을 재현한, 간이형이며 소형?경량의 저렴한 파이프 조립장치를 제공한다.
(해결수단)
가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관(2)의 파이프의 양단에 접속용의 플랜지(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서, 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구(5, 6)를 구비하고, 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 플랜지(3, 4)를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구(10)를 구비한 플랜지 재치대(7, 8)와, 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비한다.

Description

파이프 조립장치{PIPE ASSEMBLING DEVICE}
본 발명은, 가스나 수도 등의 유체(流體)의 반송에 사용되는 직관(直管 : straight pipe)이나 곡관(曲管 : bent pipe)을 접속하는 접속관(接續管)의 양단에 접속용의 플랜지(flange)의 플랜지 부착면의 자세를 전자데이터에 의거하여 결정하여 재현정밀도(再現精密度 : reproducibility)가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(pipe 組立裝置)에 관한 것이다.
가스, 수도 등의 유체의 반송에 있어서는 양단에 접속용의 플랜지를 구비한 다수의 관(파이프)이 사용되고 있지만, 이들 관은 직관 이외에 굴곡부분에 사용되는 곡관이 있다. 굴곡부분에 사용되는 곡관은 부착공사의 용이함 때문에 일반적으로 접속관이 사용되고 있다. 이 접속관의 부착은 미리 적절한 길이 및 적절한 구부러짐의 접속관의 양단에 예를 들면 플랜지A 및 플랜지B를 부착하지 않은 상태에서 준비하고, 이들 플랜지A 및 플랜지B를 부착하려고 하는 파이프의 플랜지C 및 플랜지D에 각각 나사로 고정한 상태에서 준비한 접속관을 현장에서 맞춤으로써 그 단부(端部)에 플랜지A 및 플랜지B가 부착되도록 가공하고, 다음에 그 단부에 플랜지A 및 플랜지B를 가부착(假附着)한 후에, 플랜지를 가부착한 접속관을 일단 빼내어 접속관의 양단에 플랜지A 및 플랜지B를 용접하는 작업을 하고 있었다. 현재, 접속관(현장에서 끼워 맞추는 관?금형을 만들기 위한 관)의 제작은 현장작업에 의하여 이루어지고 있다. 그 작업은 가스 절단, 용접, 중량물의 운반 등 위험을 동반하는 작업이 대부분이다. 또한 완성된 접속관도 정밀도가 일정하지 않아 품질 등은 상당히 조잡하다. 일반적으로는 이러한 것이 사용되고 있다. 또한 이들을 시스템화 하여 접속관의 제작도(製作圖)로부터 접속관의 양단에 연속하여 접속되는 플랜지를 재치(載置)하여 지지하는 부착 플랜지면의 자세 즉 위치와 각도를 결정할 수 있어, 공장에서 플랜지가 부착된 접속관을 용이하게 제조할 수 있도록 한 재현장치(再現裝置)가 이하와 같이 개시되어 있다.
도3은, 종래의 예에 관한 재현장치에 있어서의 플랜지 부착면의 자세결정방법에 사용되는 시스템의 개략으로서, (a)는 전체를 나타내는 구성도, (b)는 재현장치의 정면도이다.
도3의 (a)에 나타나 있는 바와 같이 자세제어장치(姿勢制御裝置)를 내장하는 재현장치(110)에는, 컴퓨터의 일례인 수치제어장치(數値制御裝置)(110a)가 접속되어 있다. 수치제어장치(110a)에는, 접속관(188)의 제작도로부터 취득한 필요 치수?각도 데이터를 입력하기 위한 입력장치(入力裝置)(110b)가 접속되어 있다. 조작자는, 입력장치(110b)를 사용하여 접속관(188)의 제작도로부터 취득한 치수?각도 데이터를 수치제어장치(110a)에 입력한다. 또한 수치제어장치(110a)는, 이 치수?각도 데이터를 수치제어신호인 자세제어신호로 변환한 후에, 재현장치(110)의 자세제어장치에 플랜지 자세제어신호를 송출한다.
도3의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 재현장치(110)는, 하부에 복수 개의 어저스트 퍼트(adjust putt)(111)가 부착된 기대(基臺)(112)와, 기대(112)의 일방(一方)에 고정상태에서 재치된 제1부착프레임(113)과, 기대(112)의 타방(他方)측으로 이동할 수 있도록 부착된 제2부착프레임(114)과, 제1 및 제2부착프레임(113, 114)에 각각 설치된 제1 및 제2선회설치대(旋回設置臺)(115, 116)를 회전구동하는 제1 및 제2선회기구(旋回機構)와, 제1 및 제2선회설치대(115, 116) 상에 각각 경사지게 이동할 수 있도록 부착된 제1 및 제2경동설치대(傾動設置臺)(119, 120)를 경사지게 하는 제1 및 제2경동기구(傾動機構)(121, 122)와, 제1 및 제2경동설치대(119, 120)에 각각 회전할 수 있도록 부착된 턴테이블 기구(turn table 機構)(123, 124)와, 턴테이블 기구(123, 124)에 각각 설치된 플랜지 부착기구(flange 附着機構)(125, 126)를 구비하고 있다(특허문헌1 참조).
일본국 공개특허 특개2000-5875호 공보
그러나 배관하려고 하는 접속관의 지름이 큰 경우 또는 접속관의 길이가 비교적 긴 경우에는, 접속관의 중량이 커져서 시공성이 현저하게 나빠진다는 문제가 있었다. 또한 종래의 방법에서는 현장으로 접속관을 반송하여, 현장에서 맞추어서 접속관을 수정하여 가공하고 또한 플랜지의 부착각도를 결정할 필요가 있어, 매우 번거롭다는 문제가 있었다.
여기에서 접합하려고 하는 관의 양단의 위치를, 본원 발명자가 출원한 일본국 공개특허공보 특개평9-5006호 공보에 기재되어 있는 위치측정장치를 사용하여 측정하고, 공장에서 모델을 만들어 동일한 위치에 접속하려고 하는 플랜지를 배치하여, 연결하는 플랜지가 부착된 접속관을 제조하는 것도 이루어지고 있지만, 접속하려고 하는 파이프의 모델(가부착체(假附着體))을 제조할 필요가 있고 또한 배관의 설치장소에 따라서는 이들의 가부착체는 그대로 사용하지 못하기 때문에 쓸모없는 설비가 될 가능성이 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 플랜지 부착관을 재현하는, 간이형이며 소형?경량(小型?輕量)의 저렴한 파이프 조립장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항1에 기재된 발명의 파이프 조립장치(pipe 組立裝置)(1)는, 가스나 수도 등의 유체(流體)의 반송에 사용되는 직관(直管 : straight pipe)이나 곡관(曲管 : bent pipe)을 접속하는 접속관(接續管)(2)의 파이프(pipe)의 양단에 접속용의 플랜지(flange)(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도(再現精密度 : reproducibility)가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서,
상기 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방(一方)이 수평면 상을 서로 이간(離間)하는 방향으로 근접 또는 이반(離反)하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구(第一, 第二 flange 位置決定機構)(5, 6)를 구비하고,
상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드(slide) 시키는 X방향 슬라이드 기구(X方向 slide 機構)(10)를 구비한 제1, 제2플랜지 재치대(第一, 第二 flange 載置臺)(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(θ1方向 回轉機構)(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(θ2方向 回轉機構)(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(θ3方向 回轉機構)(13)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 접속관(2)은, 적어도 도중에 1개의 굴곡부분을 구비하는 접속관 이외에 굴곡부분을 구비하지 않는 직관으로 이루어지는 접속관도 포함한다.
청구항1에 기재된 발명에 의하면, 파이프 조립장치는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구에 의하여 여러 가지의 파이프 길이에도 용이하게 조절할 수 있고, 플랜지 위치결정기구가 플랜지를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 작동할 수 있는 플랜지 재치대와, 이 플랜지 재치대를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구와, 이 θ1방향 회전기구를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구와, 이 θ2방향 회전기구를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구를 구비함으로서, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 어떠한 플랜지가 부착된 접속관도 재현할 수 있고 또한 간이형이며 소형?경량의 저렴한 파이프 조립장치를 제공할 수 있다.
청구항2에 기재된 발명의 발명의 파이프 조립장치(1)는, 가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관(2)의 파이프의 양단에 접속용의 제1, 제2플랜지(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서,
상기 파이프 조립장치(1)는, 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 이동측(移動側)의 제1플랜지 위치결정기구(5)와, 고정측(固定側)의 제2플랜지 위치결정기구(6)를 구비하고,
상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구(10)를 구비한 제1, 제2플랜지 재치대(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항2에 기재된 발명에 의하면, 파이프 조립장치는, 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 이동측의 제1플랜지 위치결정기구와, 고정측의 제2플랜지 위치결정기구를 구비하고, 플랜지 위치결정기구는, 플랜지를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구를 구비한 플랜지 재치대와, 플랜지 재치대를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구와, θ1방향 회전기구를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구와, θ2방향 회전기구를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구를 구비함으로서, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 어떠한 플랜지가 부착된 접속관도 재현할 수 있고 또한 간이형이며 소형?경량의 저렴한 파이프 조립장치를 제공할 수 있다.
청구항3에 기재된 발명의 파이프 조립장치(1)는, 가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관(2)의 파이프의 양단에 접속용의 제1, 제2플랜지(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서,
상기 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구(5, 6)를 구비하고,
상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하는 제1, 제2플랜지 재치대(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항3에 기재된 발명에 의하면, 파이프 조립장치는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구를 구비하고, 플랜지 위치결정기구는, 플랜지를 고정하는 플랜지 재치대와, 플랜지 재치대를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구와, θ1방향 회전기구를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구와, θ2방향 회전기구를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비함으로서, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 어떠한 플랜지가 부착된 접속관도 재현할 수 있고 또한 간이형이며 소형?경량의 저렴한 파이프 조립장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 관한 발명에 의하면, 파이프 조립장치는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구에 의하여 여러 가지 파이프의 길이에도 용이하게 조절할 수 있고, 플랜지 위치결정기구가, 플랜지를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 동작할 수 있는 플랜지 재치대와, 이 플랜지 재치대를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구와, 이 θ1방향 회전기구를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구와, 이 θ2방향 회전기구를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구를 구비함으로써, 설계관 제작용 데이터에 의거하여 어떠한 플랜지가 부착된 접속관도 재현할 수 있고 또한 간이형이며 소형?경량의 저렴한 파이프 조립장치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 파이프 조립장치의 개략을 나타내는 도면으로서, (a)는 파이프 조립장치의 평면도이고, (b)는 그 정면도이다.
도2는, 본 발명의 실시형태에 관한 플랜지 위치결정기구의 구성을 나타내는 사시도이다.
도3은 종래의 예에 관한 재현장치에 있어서의 플랜지 부착면의 자세결정방법에 사용되는 시스템의 개략을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체를 나타내는 구성도이고, (b)는 재현장치의 정면도이다.
이하, 본 발명에 관한 파이프 조립장치(pipe 組立裝置)의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도1은, 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 파이프 조립장치의 개략을 나타내는 도면으로서, (a)는 파이프 조립장치의 평면도이고, (b)는 그 정면도이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 파이프 조립장치는, 설계관(設計管)의 조립으로부터 가용접(假溶接)까지의 공정을 지원하는 것으로서, 종래에는 직공(職工)이 정반(定盤) 상에서 제작하고 있었지만, 접속관(接續管)의 제작도(製作圖)로부터 접속관의 양단에 연속하여 접속되는 플랜지(flange)를 재치(載置)하여 지지하는 플랜지면의 자세 즉 위치와 각도를 결정할 수 있어, 공장에서 플랜지가 부착된 접속관을 용이하게 제조할 수 있도록 한 경량?소형(輕量?小型)의 파이프 조립장치로서, 조작자는 플랜지면의 관계를 측정하여 얻어진 설계관 제작용 데이터를 입력함으로써, 좌우의 7축(3축과 4축)과 1개의 슬라이드 양(slide 量)의 설정값이 모니터에 표시된다. 이들 각 축 및 1개의 슬라이드 양을 수동(手動)으로 목표값에 맞춤으로써 위치의 설정이 완료되어 공장 내에서 관(管)을 제작할 수 있다.
즉 파이프 조립장치(1)는, 가스나 수도 등의 유체(流體)의 반송에 사용되는 직관(直管 : straight pipe)이나 곡관(曲管 : bent pipe)을 접속하는 것으로서 접속관(2)의 양단에 접속용의 제1플랜지(3)와, 제2플랜지(4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도(再現精密度 : reproducibility)가 좋게 용접하여 고정할 수 있다. 이 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방(一方)이 수평면 상을 서로 이간(離間)하는 방향으로 근접 또는 이반(離反)하여 이동하는 좌우 한 쌍의 제1플랜지 위치결정기구(第一flange 位置決定機構)(5)와, 제2플랜지 위치결정기구(第二flange 位置決定機構)(6)를 구비하고 있다. 그리고 컨트롤러(controller)(14)가 이들 기구를 제어하도록 구성되어 있다.
본 실시형태의 파이프 조립장치(1)는, 고정측 포지셔너(固定側 positioner)와 이동측 포지셔너(移動側 positioner)로 구성되어 있고, 제2플랜지 위치결정기구(6)가 고정측 포지셔너이고, 제1플랜지 위치결정기구(5)가 이동측 포지셔너이다.
적용파이프의 구경(口徑)은 40A?200A, 면(面) 사이는 350mm?2000mm, 고정측 포지셔너(6)는, 플랜지 회전축(flange 回轉軸), 선회축(旋回軸), 앙각축(仰角軸)의 P3축을 구비하고, 각각의 축에는 인코더(발신기(發信機))가 부착되어 있어, 각 위치를 정확하게 컨트롤러로 송신한다.
이동측 포지셔너(5)는, 플랜지 회전축, 선회축, 앙각축, 이동축(移動軸)(면 사이)의 4축을 구비하고, 각각의 축에는 인코더(발신기)가 부착되어 있어, 각 위치를 정확하게 컨트롤러로 송신한다.
인코더는 각도 0.1도, 거리 0.1mm로 컨트롤러로 송신한다. 각 축의 구동은 모두 수동식(手動式)의 핸들(handle)을 구비하고, 설정 후에 수동으로 클램프(clamp) 하는 것이 가능하고 또한 핸들축에는 모터를 부착할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 모두 전동식(電動式)으로 할 수 있다.
컨트롤러(14)는, 표시부(表示部)(14a), 컴퓨터(computer)(14b), 키보드(key board)(14c)로 구성되고, 표시부(14a)는 조작자가 보기 쉬운 장소에 설치되어 목표값을 각 축의 위치를 맞추도록 눈에 보이기 쉬운 큰 문자로 표시된다. 키보드(14c)는 조작자가 관일품(管一品)의 정보를 입력하기 위한 것으로서, 입력하는 관일품의 정보로서는 다음의 8개의 항목이 있다. 예를 들면 2개의 곡부(曲部)를 구비하는 관의 기본 치수인, L1의 길이, L2의 길이, L3의 길이, 구부러짐(L1과 L2가 이루는 실제 각도), 비틀림(N1)(L2와 L3이 이루는 각의 평면도 상의 투영각(投影角)), 비틀림(N2)(L2와 L3이 이루는 각의 정면도 상의 투영각), 구멍 비틀림(H1)(L1측의 플랜지의 구멍 비틀림 각도), 구멍 비틀림(H2)(L3측의 플랜지의 구멍 비틀림 각도)이 있다.
도2는, 본 발명의 실시형태에 관한 플랜지 위치결정기구의 구성을 나타내는 사시도이다. 도2에 나타나 있는 바와 같이 제1플랜지 위치결정기구(5)는, 제1플랜지(3)를 고정시켜서 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구(X方向 slide 機構)(10)를 구비한 제1플랜지 재치대(第一flange 載置臺)(7)와, 제1플랜지 재치대(7)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(θ1方向 回轉機構)(11)와, θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하고 있다.
또한 마찬가지로 제2플랜지 위치결정기구(6)는, 제2플랜지(4)를 고정시켜서 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구(10)를 구비한 제2플랜지 재치대(8)와, 제2플랜지 재치대(8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하고 있다.
베이스(base)(9)의 일방측(一方側)에는 제2플랜지 위치결정기구(6)가 고정상태에서 설치되어 있지만, 타방측(他方側)에는 제1플랜지 위치결정기구(5)가 베이스(9)의 상부와 평행하게 설치되어 있는 2개의 리니어 가이드(linear guide)에 슬라이딩 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 그리고 제1플랜지 위치결정기구(5)에는, 그 출력축에 피니언(pinion)을 구비한 구동용 모터가 설치되어 있다. 피니언은 리니어 가이드의 측부와 평행하게 부착된 래크(rack)와 맞물려서 구동용 모터를 회전구동함으로써, 제1플랜지 위치결정기구(5)가 베이스(9)에 고정상태에서 배치된 제2플랜지 위치결정기구(6)에 대하여 근접 또는 이반하여 이동할 수 있도록 되어 있다.
다음에 상기한 구성을 구비하는 시스템을 사용한 파이프 조립장치에 있어서의 플랜지 부착면의 자세결정방법(姿勢決定方法)에 대하여 설명한다. 또한 3축과 1개의 슬라이드 기구를 전동으로 한 예에 의하여 설명한다. 물론 수동식으로 용이하게 설정은 가능하다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 우선 키보드(14c)로부터 입력된 예를 들면 2개의 곡부를 구비하는 관의 기본 치수인 L1의 길이, L2의 길이, L3의 길이, 구부러짐(L1과 L2가 이루는 실제 각도), 비틀림(N1)(L2와 L3이 이루는 각), 비틀림(N2)(L2와 L3이 이루는 각), 구멍 비틀림(H1)(L1측의 플랜지의 구멍 비틀림 각도), 구멍 비틀림(H2)(L3측의 플랜지의 구멍 비틀림 각도) 등 관일품에 대한 8개 항목의 기본 치수에 따라 제1, 제2플랜지 위치결정기구(5, 6)에 의하여 제1, 제2플랜지(3, 4)의 위치가 결정된다. 또한 고정측의 제2플랜지 위치결정기구(6) 및 이동측의 제1플랜지 위치결정기구(5) 사이의 거리는, 이동측의 제1플랜지 위치결정기구(5)를 근접 또는 이반시켜서 이동시킴으로써 가변(可變)이며, 이것도 인코더에 의하여 검출할 수 있도록 되어 있어 컨트롤러(14)에 의하여 제어되어 위치결정된다.
도2에 나타나 있는 바와 같이 이동측의 제1플랜지 위치결정기구(5)에 구비되는 제1플랜지 재치대(7)에 놓인 제1플랜지(3)는, 제1플랜지 재치대(7)에 설치된 모터(M1)에 의하여 구동되는 X방향 슬라이드 기구(10)에 의하여 X방향의 위치가 결정된다. 또한 θ1방향 회전기구(11)는, X방향 슬라이드 기구(10)의 이면(裏面)에 설치되며, 모터(M2)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소기어(小gear)(11b), 대기어(大gear)(11c)에 전달되어 θ1방향으로 회전한다. 이에 따라 제1플랜지(3)는 위치결정된다. 또한 θ2방향 회전기구(12)는, θ1방향 회전기구(11)의 좌우방향에 축지(軸支)되어 설치되며, 모터(M3)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소풀리(小pulley)(12b), 대풀리(大pulley)(12c) 및 기어(12d)에 전달되어 θ2방향으로 회전한다. 이에 따라 제1플랜지(3)는 위치결정된다. 또한 θ3방향 회전기구(13)는, θ2방향 회전기구(12)를 지지하여 설치되며, 모터(M4)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소기어(13b), 대기어(13c)에 전달되어 θ3방향으로 회전한다. 이에 따라 제1플랜지(3)는 위치결정된다. 또 모터(M1, M2, M3 및 M4)의 축에는 각각 핸들(10a, 11a, 12a 및 13a)이 장착되어 있기 때문에 수동으로도 조작이 가능하다. 이에 따라 제1플랜지(3)는, 3축과 1개의 슬라이드 기구가 제어되어 소정의 공간에 위치결정될 수 있다.
또한 고정측의 제2플랜지 위치결정기구(6)에 구비되는 제2플랜지 재치대(8)에 놓인 제2플랜지(4)는, 상기 제1플랜지(3)와 마찬가지로 제2플랜지 재치대(8)에 설치된 모터(M1)에 의하여 구동되는 X방향 슬라이드 기구(10)에 의하여 X방향의 위치가 결정된다. 다음에 θ1방향 회전기구(11)는, X방향 슬라이드 기구의 이면에 설치된 모터(M2)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소기어(11b), 대기어(11c)에 전달되어 θ1방향으로 회전한다. 이에 따라 제2플랜지(4)는 위치결정된다. 또한 θ2방향 회전기구(12)는, θ1방향 회전기구(11)의 좌우방향에 축지되어 설치된 모터(M3)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소풀리(1lb), 대풀리(11c) 및 기어(12d)에 전달되어 θ2방향으로 회전한다. 이에 따라 제2플랜지(4)는 위치결정된다. 또한 θ3방향 회전기구(13)는, θ2방향 회전기구(12)를 지지하여 설치된 모터(M4)에 의하여 회전구동되고, 이 회전동작이 소기어(13b), 대기어(13c)에 전달되어 θ3방향으로 회전한다. 이에 따라 제2플랜지(4)는 위치결정된다. 또 모터(M1, M2, M3 및 M4)의 축에는 각각 핸들(10a, 11a, 12a 및 13a)이 장착되어 있기 때문에 수동으로도 조작이 가능하다. 이에 따라 제2플랜지(4)는, 3축과 1개의 슬라이드 기구가 제어되어 소정의 공간에 위치결정될 수 있다.
이들 제1, 제2플랜지(3, 4)의 위치에 접속관(2)을 크레인(crane) 등에 의하여 배치한다. 접속관이 작은 경우에는 수동으로 부착할 수도 있다. 이 후에 플랜지와 접속관과의 용접을 한다. 용접에는 노이즈리스(noiseless)의 TIG 용접기를 사용하며, 터치 스타트(touch start) 타입 또는 고전압 스타트(高電壓 start) 타입의 고주파리스 용접기(高周波less 溶接機)를 사용하고 있다. 그리고 단독으로 D종 접지를 부설(敷設)한다.
지금까지 접속관(현장에서 끼워 맞추는 관?금형을 만들기 위한 관)의 제작은 현장작업에 의하여 이루어지고 있고, 그 작업은 가스 절단, 용접, 중량물의 운반 등 위험을 동반하는 작업이 대부분이다. 또한 완성된 접속관도 정밀도가 일정하지 않아, 품질 등은 상당히 조잡한 물건이 된다.
본 장치를 도입함으로써의 장점은, 1)선박(船舶)의 완성 후의 액체 누설을 급격하게 감소시킬 수 있고, 2)품질의 안정, 3)현장작업(가스 절단, 용접, 중량물의 운반)을 없애서 모두 공장에서 제작이 가능하며, 4)해외 등에서 액체 누설이 발생하였을 경우에 하루만 있으면 다음날에는 적합파이프를 제작하여 발송할 수 있고, 5)작업공수를 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 6)금형을 만들기 위한 보조재료가 필요 없게 된다. 보통의 경우에 있어서, 1척에 300개로 10척을 제작하였을 경우에 3000개가 된다. 보조재료는 일반적으로 많이 사용되는 앵글(L - 50 × 50 × 6)로 하면, 금형을 만들기 위한 보조재는 3개, 공장에서 플랜지를 고정하기 위한 재료는 6개가 되어, 금형을 만들기 위한 관 1개를 제작하는 것에 필요한 보조재는 9개가 된다. 이 때문에 10척분에 있어서 9개 × 3000개 = 27000개가 필요하게 되고, 평균길이를 0.4m라고 하면 0.4m × 27000개 = 10800m, 앵글은 5kg/m이기 때문에 중량으로 환산하면 5kg × 10800m = 54000kg으로 54t의 재료가 필요하였지만, 이것이 필요하지 않게 된다. 따라서 27000개의 필요 없게 된 재료를 없애서, 54t의 재료가 불필요하게 된다. 재료비가 100엔(円)/kg으로서, 재료 코스트로 하여 약 540만엔과 27000개분의 절단이나 용접이 필요 없게 된다(간접비용으로서는 가스나 용접봉 관계 등을 포함하지 않고 있지만 상당한 사용료가 된다고 생각된다), 7)간접적인 장점으로서는, 27000개분의 절단용 가스나 용접봉 재료가 불필요하며, 이 때문에 현장으로부터 공장까지의 자동차에 의한 반송이 없어지게 되고, 이에 따라 1회의 반송을 20개로 하더라도 1350회, 자동차로서 왕복이 필요하였지만 이것도 불필요하게 된다, 또한 금형을 만들기 위한 용도의 플랜지는 재사용을 하지만, 이것도 불필요하게 된다.
또한 이 파이프 조립장치를 사용하는 효과로서, 1)인건비의 감소 : 작업에 기술을 필요로 하지 않는다, 2)불량품의 감소 : 구멍 비틀림 등의 불량이나 불완전한 것을 수리하는 것이 제로(zero)가 된다, 3)작업시간의 단축 : 작업효율을 개선(생산성의 향상), 4)생산데이터의 관리 : 그 날에 제작한 분량을 프린터로 출력함으로써 작업이나 생산 후의 관리 및 보존이 용이하다.
또한 안전, 환경, 품질, 비용에 있어서, 안전면에서는, 1)작업환경개선, 2)공기환경개선, 3)설비환경개선이 있다. 작업환경개선으로서는, 현장에서의 고소작업(高所作業), 용접작업을 없애서 재해예방의 관점에서 보더라도 효과적이다. 공기환경개선으로서는, 현장에서의 용접작업을 없애서, 유해물에 대한 노출을 감소시킬 수 있기 때문에 현장작업의 공기환경에 공헌한다. 설비환경개선으로서는, 각종 작업이나 기계설비의 위험율 평가를 실시하여, 중대 재해 등의 발생의 방지에 공헌한다.
환경면에서는, 본원 발명의 파이프 조립장치에 의한 파이프의 제작은, 종래 작업의 모든 영역에서 폐기물 배출의 감소를 실현하며, 환경문제가 논란이 되고 있는 최근에 환경조례를 의식하는 것에 멈추지 않고, 현장에서의 용접작업을 없앰으로써 환경에너지 문제 및 사회환경보호에도 적합하다.
품질로서, 1)계측품질(計測品質)에 있어서는, 계측장치에 의한 양쪽 플랜지 사이의 위치관계를 컴퓨터에 의하여 수치데이터화 하기 때문에, 관의 품질 및 정보의 관리를 용이하게 할 수 있고, 2)관일품도(管一品圖)의 품질에서는, 계측데이터로부터 파이프 제작에 필요한 정보를 자세히 계산하여, 현장의 계측관의 부착 주변에 있는 장해물 등을 고려한 관의 제작도 용이하게 할 수 있어, 오류가 없는 안정한 품질의 관을 제작할 수 있다. 또한 유저(user)의 희망에 의한 사양도 용이하게 할 수 있다. 3)재현품질에서는, 계측데이터로부터 계측현장과 동일한 플랜지면을 파이프 조립장치상에서 재현함에 있어서, 화면 상에 계측기를 어느 위치의 어느 구멍에 부착하는 등의 확인을 한눈에 하게 된다.
비용의 면에서는, 1)가장 강력한 비용삭감으로서, 종래의 금형 제작 시에 필요한 양륙작업(揚陸作業), 이동작업 및 작업 플로어(floor)(정반)가 불필요하게 되어, 준비작업 및 정리작업이 축소됨으로써 보조재 및 작도(作圖) 비용 등을 저감할 수 있다. 2)인적, 시간비용의 삭감에서는, 현장 플랜지 부착?금형을 만들기 위한 작업?제거?양륙?공장반입?치수실측?스케치 작도?가공치수 산출?금형 철거, 모든 공정에 있어서 인적?시간적 손실을 삭감할 수 있다. 3)비용에서는 종래 방식에 비하여 관 제작 1개당 50%의 공수가 삭감된다.
이상에서는 바람직한 하나의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들면 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동한다고 하였지만, 그 기구는 다른 슬라이드 기구이더라도 상관없다. 또한 플랜지 위치결정기구는 4축 제어가 가능하면, 기어, 풀리 등 링크전달의 구성은 특별하게 다른 구성이더라도 상관없다.
본 발명은, 가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관의 양단에 접속용 플랜지의 플랜지 부착면의 자세를 전자데이터에 의거하여 결정하여 재현정밀도 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치에 적용된다.
1 : 파이프 조립장치
2 : 접속관
3 : 제1플랜지
4 : 제2플랜지
5 : 제1플랜지 위치결정기구, 이동측 포지셔너
6 : 제2플랜지 위치결정기구, 고정측 포지셔너
7 : 제1플랜지 재치대
8 : 제2플랜지 재치대
9 : 베이스
10 : X방향 슬라이드 기구
10a : 핸들
11 : θ1방향 회전기구
11a : 핸들
1lb : 소기어
11c : 대기어
12 : θ2방향 회전기구
12a : 핸들
12b : 소풀리
12c : 대풀리
12d : 대기어
13 : θ3방향 회전기구
13a : 핸들
13b : 소기어
13c : 대기어
14 : 컨트롤러
14a : 표시부
14b : 컴퓨터
14c : 키보드

Claims (3)

  1. 가스나 수도 등의 유체(流體)의 반송에 사용되는 직관(直管 : straight pipe)이나 곡관(曲管 : bent pipe)을 접속하는 접속관(接續管)(2)의 파이프(pipe)의 양단에 접속용의 플랜지(flange)(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도(再現精密度 : reproducibility)가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(pipe 組立裝置)(1)로서,
    상기 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방(一方)이 수평면 상을 서로 이간(離間)하는 방향으로 근접 또는 이반(離反)하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구(第一, 第二 flange 位置決定機構)(5, 6)를 구비하고,
    상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드(slide) 시키는 X방향 슬라이드 기구(X方向 slide 機構)(10)를 구비한 제1, 제2플랜지 재치대(第一, 第二 flange 載置臺)(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(θ1方向 回轉機構)(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(θ2方向 回轉機構)(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(θ3方向 回轉機構)(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 조립장치(1).
  2. 가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관(2)의 파이프의 양단에 접속용의 제1, 제2플랜지(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서,
    상기 파이프 조립장치(1)는, 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 이동측(移動側)의 제1플랜지 위치결정기구(5)와, 고정측(固定側)의 제2플랜지 위치결정기구(6)를 구비하고,
    상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하여 X방향을 따라 슬라이드 시키는 X방향 슬라이드 기구(10)를 구비한 제1, 제2플랜지 재치대(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 조립장치(1).
  3. 가스나 수도 등의 유체의 반송에 사용되는 직관이나 곡관을 접속하는 접속관(2)의 파이프의 양단에 접속용의 제1, 제2플랜지(3, 4)를 전자데이터에 의거하여 재현정밀도가 좋게 용접하여 고정하는 파이프 조립장치(1)로서,
    상기 파이프 조립장치(1)는, 적어도 일방이 수평면 상을 서로 이간하는 방향으로 근접 또는 이반하여 이동할 수 있는 좌우 한 쌍의 제1, 제2플랜지 위치결정기구(5, 6)를 구비하고,
    상기 플랜지 위치결정기구(5, 6)는, 상기 플랜지(3, 4)를 고정하는 제1, 제2플랜지 재치대(7, 8)와, 상기 플랜지 재치대(7, 8)를 평면적으로 회전시키는 θ1방향 회전기구(11)와, 상기 θ1방향 회전기구(11)를 수직방향으로 회전시키는 θ2방향 회전기구(12)와, 상기 θ2방향 회전기구(12)를 수평방향으로 회전시키는 θ3방향 회전기구(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 조립장치(1).
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