KR20140102601A

KR20140102601A - 플랜지를 파이프에 정렬하기 위한 기기 및 방법

Info

Publication number: KR20140102601A
Application number: KR1020140006053A
Authority: KR
Inventors: 아지즈 아미랄리 하샴 머천트; 춘 키아트 퀘크; 치 옌 엔지
Original assignee: 케펠 오프쇼어 앤드 마린 테크놀로지 센터 피티이 엘티디.
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2014-08-22
Also published as: CN103990932A

Abstract

플랜지-파이프 정렬을 위한 기기 및 방법
본 발명은 파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 기기 및 방법을 제공한다. 상기 기기는 베이스, 상기 베이스 상에 지지되는 이동가능한 지그 및 상기 베이스에 부착되고 상기 지그에 인접하여 위치시킨 디텍터를 포함한다. 플랜지는 상기 지그에 의해 클램핑되고 상기 지그의 회전에 따라 회전하여 상기 플랜지의 내측 표면 프로파일이 상기 디텍터에 의하여 측정되고 플랜지 위치 참조가 결정된다. 그 다음에 상기 지그가 상기 베이스에 대해, 상기 플랜지 위치 참조에 기초하여 상기 파이프에 상기 플랜지를 정렬하기 위하여 이동한다.

Description

플랜지를 파이프에 정렬하기 위한 기기 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR FLANGE-PIPE ALIGNMENT}

본 발명은 플랜지를 파이프에 정렬하기 위한 기기 및 방법에 관한 것이며, 특히 본 발명은 파이프의 올바른 위치에 플랜지를 용접하도록 플랜지를 파이프에 정렬하기 위한 기기 및 방법에 관한 것이다.

파이프에 플랜지를 용접하는 것은 파이프 라인 시공을 위한 일반적인 과정이다. 품질 기준이 충족될 수 있도록 하기 위해, 파이프와 플랜지의 정렬은 용접 이전에 필요하다. 플랜지 및 파이프는 별도의 프로세스들로 인해, 그리고 각각의 치수 공차를 갖고 제조된다. 이상적인 상황 하에서 플랜지의 내경이 파이프의 외경과 동일하겠지만, 현실에서는 제조 오차로 인해, 약간 큰 내경을 가진 플랜지가 파이프 용접을 위해 사용된다. 그러므로, 용접 이전에 플랜지 및 파이프의 적절한 정렬이 이루어질 필요가 있다.

플랜지 및 파이프에 대한 현재의 정렬 프로세스는 수작업으로 이루어진다. 정렬은 작업자의 육안으로 이루어진다. 파이프를 제자리로 들어올리는 데에 노동이 사용되었고, 이어서 플랜지가 파이프와 일직선으로 맞춰진다. 이 정렬 방식은 여러 가지 단점이 있다. 첫째로, 플랜지는 파이프의 외경보다 큰 내경을 가지고 있음으로, 파이프의 어떤 부분에도 안착되지 않고, 즉, 파이프와 떨어져 있는 상태에서 플랜지를 유지하여야 할 것이다. 그러므로 이러한 방식으로 플랜지를 유지하는 것은 불안정하다. 이것은 특히 중공업에 사용되는 플랜지의 경우에 그렇다. 둘째로, 시선이 사람의 오차에 취약하기 때문에 다른 작업자들 간의 판단의 불일치로 장기적으로 적합하지 않고 신뢰할 수 없는 것으로 간주된다. 잘못된 플랜지-파이프 정렬에 따른 용접은 파이프 플랜지의 받아들일 수 없는 부분들의 제조 및 재작업이 필요하게 되며 이 작업중에 플랜지의 제거와 추가적인 열 작업이 가해진 파이프와 플랜지에 손상을 입히는 것과 더불어, 작업 시간, 노력 및 재작업에 필요한 비용을 발생시킨다.

따라서, 플랜지 및 파이프 라인 시공 요건을 충족하는 플랜지와 파이프 간의 정확하고 신뢰할 수 있는 정렬을 위한 해결책을 제공할 필요가 있다.

본 발명의 실시 예는 기기 및 파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 방법을 제공한다. 상기 기기는 베이스, 상기 베이스 상에서 이동 가능하게 지지 되는 지그, 그리고 상기 베이스에 부착되며 상기 지그에 인접하여 위치하는 디텍터를 포함한다. 플랜지가 지그에 마운팅되고 지그의 회전에 따라 회전하므로, 플랜지의 내부면의 프로파일은 디텍터에 의해 측정된다. 플랜지 참조 위치는 측정에 기초하여 결정된다. 용접을 위한 보정으로 파이프에 플랜지를 정렬하기 위해, 지그는 그 다음에 베이스에 대해 플랜지 위치 참조에 따라 이동한다.

본 발명의 다른 측면들 및 이점은 다음의 상세한 설명으로부터, 예로서 본 발명의 발명 개념을 나타내며, 명백하질 것이다.

이들 및 본 발명의 다른 측면들은, 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다:
도 1은 파이프에 용접될 플랜지를 보이는 확대 사시도이며;
도 2는 도 1의 정면도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 용접을 위해 파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 기기의 사시도이며;
도 4는 도 3의 기기가 플랜지 파이프 정렬을 수행할 때를 나타내는 사시도이며;
도 5는 도 4의 부분 확대도이며;
도 6은 플랜지의 내측 표면의 프로파일과 플랜지의 프로파일 측정을 위해 도 3의 기기가 사용되는 데이터 샘플링 라인을 나타내는 개략도이며;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 기기의 사시도이며;
도 8은 플랜지의 내측 표면 프로파일, 파이프의 외측 표면 프로파일과, 플랜지 및 파이프의 프로파일 측정을 위해 도 7가 사용하는 데이터 샘플링 라인을 나타내는 개략도이며;
도 9는 도 3 및 도 8의 기기에서 플랜지와 파이프가 정렬되고 용접을 위해 만났을 때를 나타내는 사시도이며.
도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 플랜지-파이프 정렬하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1 및 도 2는 파이프(20)에 정렬 및 용접될 플랜지(10)를 보여준다. 제조상의 오류로, 파이프(20)의 외측 표면(24) 및 플랜지(14)의 내측 표면(14)은 부정확한 치수 및/또는 불규칙한 형태를 가질 수 있다. 이러한 상황에서, 플랜지(20)가 파이프(10)에 안착될 때, 위치 참조 지점들, 이를테면, 플랜지(10)의 정렬 중심(12)은 파이프(20)의 정렬 중심(22)으로부터 잘못 정렬된다. 상세히 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 기기가 용접을 위한 파이프(20)에 플랜지(10)를 정렬을 하기 위해서 제공되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 기기(100)는 베이스(110), 베이스(110)에 마운팅된 제 1 지지 플레이트(120)와 제 2 지지 플레이트(130)를 포함한다. 슬라이딩 트랙들(112, 122)은 베이스(110)와 제 1 지지 플레이트(120)에 각기 제공된다. 제 1 지지 플레이트(120)는 Z 방향을 따라 베이스(110)에 대해 슬라이딩 가능하고, 제 2 지지 플레이트(130)는 Y 방향을 따라 제 1 지지 플레이트(120)에 대해 슬라이딩 가능하다. 지그가, 이를테면, 척(chuck)(140)이 제 2 지지 플레이트(130)에 마운팅되고, 제 2 지지 플레이트(130)에 대해 척(140)의 회전축(142)에 회전 가능하다. 이러한 방법으로, 척(140)은 이동 가능 베이스(110)에 대해 Y와 Z 방향을 따라 이동 가능하다. 또한, 척(140)은 베이스(110)에 대해 축(142)에 회전 가능하다.

감지 장치(150)는 베이스(110) 상에 지지된다. 감지 장치(150)는 디텍터, 이를테면 그 위에 마운팅되고 척(140)에 인접하게 배치된, 카메라 헤드(152)를 가진다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 사용 중, 플랜지(10)는 척(140), 이를테면 척(140)의 조(jaw)오(144) 상에 마운팅된다. 척(140)의 회전에 따라, 플랜지(10)는 카메라 헤드(152)에 대해 회전하고 내측 표면 또는 플랜지(10)의 보어(bore)(14)의 프로파일이 카메라 헤드(152)에 의해 측정될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 정렬의 정밀도 요구 사항, 이를테면, 플랜지 및 파이프의 수치적인, 위치적인 허용 오차에 따라, 한 개 또는 이상의 미리 정해진 데이터 샘플링 라인(16)에 따라 측정이 수행될 수 있고 데이터를 얻을 수 있다. 각 데이터 샘플링 라인(16)에 따른 현(16a)의 방위 및 길이(도 6에는 예시로 하나만 표시되었다)에 따라, 플랜지(10)의 정렬 위치 참조 지점(12)이 결정될 수 있다.

본 실시 예에서, 정렬은 파이프(20)의 위치 참조 지점(22)이 알려진 상황에서, 이를테면 주어진 파이프의 지름, 지지랙(170)의 위치와, 기기(100)의 베이스(110)에 대한 위치적인 관계에 관련하여 수행된다. 플랜지(10)의 위치 참조 지점(12)의 확정시, 플랜지(10)의 위치 참조 지점(12)과 파이프(20)의 위치 참조 지점(22) 사이의 거리와 방향이 유도될 수 있고, 그 후에 척(140)이 제 1 지지 플레이트(120) 및/또는 제 2 지지 플레이트(130)의 이동을 통해 Z 및/또는 Y 방향을 따라 확정된 거리에 의해 그리고 플랜지(10)가 파이프(20)에 정렬되도록 하는 방향으로 이동된다. 그 다음에 용접은 플랜지를 파이프에 고정시켜 제조 작업을 완료하기 위해 수행될 수 있다.

다시 도 3을 참고하면, 제 1 및 제 2 지지 플레이트(120, 130)는 각각 스텝 모터(미도시)에 의해 구동될 수 있고 기기(100)는 감지 장치(150)에 연결된 제어기(102) 및 제 1 지지 플레이트(120)와 제 2 지지 플레이트(130)의 스텝 모터들을 포함할 수 있다. 데이터 샘플링 라인(16)에서의 측정 결과는 제어기(102)로 전송되고, 플랜지(10)의 정렬 위치 참조 지점(12)을 결정하기 위하여 처리될 수 있다. 제어기(102)는 그 다음에 플랜지(10)의 위치 참조 지점(12)에 따라 제 1 및 제 2 지지 플레이트(120, 130)들을 스텝 모터들을 통해, 플랜지(10)를 파이프(20)에 정렬시키기 위해 척(140)을 Z 및/또는 Y 방향(들)에 따라 이동하도록 제어한다.

다른 실시 예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 기기(200)는 베이스(210)와 제 1 및 제 2 지지 플레이트들(220, 230)과, 이전의 실시 예와 유사한 방식으로 구성된 척(240)을 포함한다. 기기(200)는 더 나아가 파이프를 지지하기 위한 랙(270)도 포함하며, 그것에 대해선, 정렬을 위한 파이프의 위치 참조를 결정하고 플랜지에 용접하기 위한 것이다. 감지 장치(250)는 베이스(210)에 마운팅된다. 감지 장치(250)는 이동 가능하도록 그것에 부착된 카메라 헤드(252)를 갖는다. 그러므로 카메라 헤드(252)의 위치는 플랜지(10)의 내측 표면 프로파일과 더불어 파이프(20')의 내측 표면 프로파일도 측정하기 위해 조절 가능하다. 본 실시 예에 따른 장치는 위치의 참조 지점, 이를테면 파이프(20')의 정렬 중심을 모르는 상황에서 사용될 수 있다. 이러한 상황에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 카메라 헤드(254)는 파이프(20')를 대향 하도록 그리고 파이프(20')의 회전과 랙(270)이 관련되어 배치하고, 이를테면 랙(270)에 마운팅된 롤러(272)의 도움으로, 파이프(20')의 외측 표면(24')이 측정되고 미리 정해진 데이터 샘플링 라인(26)과 더불어 플랜지(10')의 내측 표면(14)의 측정과 함께 데이터가 얻어진다. 각 데이터 샘플링 라인(26)의 방위, 플랜지(10')의 내측 표면(14)의 현(26a)의 길이, 각 데이터 샘플링 라인(26)에 따르는 파이프(20')의 외측 표면의 현(26b)의 길이들뿐만 아니라 현(26a)랑 현(26b)의 차(26c)에 따라, 플랜지(10')의 정렬 위치 참조 지점(12')과 파이프(20')의 정렬 위치 참조 지점(22')이 결정될 수 있다.

플랜지(10')의 정렬 위치 참조 지점(12'), 파이프(20')의 정렬 위치 참조 지점(22')에 기초하여, 플랜지(10, 10 ')와 파이프(20 또는 20')의 위치 관계가 결정된다. 척(240)은 그 다음에 이에 따라 파이프에 플랜지가 정렬되도록 이동될 수 있다. 플랜지(10)가 파이프(20)(도 3)와 맞게 정렬되고 플랜지(10')가 파이프(20')(도 7)와 맞게 정렬되면, 플랜지(10,10 ')와 파이프(20 또는 20')가 함께 이동 될 수 있다, 이를테면 도 9에 나타내는 바와 같이 X 방향을 따라서, 정확한 정렬 위치에서 파이프에 플랜지의 용접을 가능하게 하기 위해서이다.

플랜지 파이프 조정 방법(500)은 도 10에 도시된 바와 같이, 플랜지가 지그(블록 510)에 마운팅된다. 플랜지의 내측 표면의 프로파일(블록 520)이 측정된다. 측정된 내측 표면 프로파일에 따라, 플랜지 위치 참조가 결정될 수 있다(블록 530). 지그는 그 다음에 플랜지 위치 참조에 따라 파이프에 플랜지가 정렬되도록 이동시킨다.

본 발명의 실시 예는 첨부 도면에 도시되고 전술한 상세한 설명에서 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시 예들에 한정되지 않는다는 것을 이해해야한다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구항에 의해 명시된 본 발명의 정신을 벗어나지 않고서도 많은 재배열, 변형, 대체 및 대안 할 수 있는 것으로 이해되어야한다.

Claims

플랜지를 파이프에 정렬하기 위한 기기로서, 상기 기기는:
베이스;
상기 베이스 상에서 이동 가능하게 지지되는 지그로서, 상기 지그는 상기 플랜지를 그 위에서 마운팅하는, 지그;
상기 파이프를 지지하기 위한 랙;
상기 베이스에 부착되며 상기 지그에 인접하여 위치하는 디텍터로서, 상기 디텍터는 플랜지 참조 위치를 결정하는, 디텍터;를 포함하고,
상기 지그는 상기 플랜지 참조 위치에 기초하여 상기 플랜지를 이동시켜, 상기 플랜지를 상기 파이프에 정렬시키는,
기기.
제 1 항에 있어서,
상기 기기는 상기 베이스에 슬라이딩 가능하게 마운팅되는 제 1 지지 플레이트 및 상기 제 1 지지 플레이트에 슬라이딩 가능하게 마운팅되는 제 2 지지 플레이트를 더 포함하며, 상기 지그는 상기 제 2 지지 플레이트에 회전 가능하게 마운팅되는,
기기.
제 2 항에 있어서,
상기 기기는 상기 지그가 상기 디텍터에 대하여 회전 가능하며, 이로 인하여 상기 디텍터는 상기 플랜지의 내측 표면의 프로파일을 측정하여 상기 플랜지 참조 위치를 결정하는,
기기.
제 2 항에 있어서,
상기 기기는 상기 디텍터가 상기 베이스에 대하여 이동 가능하여, 이로 인하여 상기 파이프의 외측 표면의 프로파일을 측정하여 상기 파이프 참조 위치를 결정하는,
기기.
제 4 항에 있어서,
상기 기기는 상기 랙이 회전가능하게 상기 파이프를 지지하며, 이로 인하여 상기 파이프가 상기 디텍터에 대하여 회전 가능하여 상기 파이프의 외측 표면의 프로파일을 측정하여 상기 파이프 참조 위치를 결정하는,
기기.
제 2 항에 있어서,
상기 기기는 상기 감지 장치와 상기 제 1 및 제 2 지지 플레이트들과 결합한 제어기를 더 포함하며, 상기 파이프에 상기 플랜지를 정렬하기 위한 상기 플랜지 위치 참조에 기초하여 상기 제어기가 상기 지그를 이동하는,
기기.
파이프에 플랜지를 정렬하기 위한 방법으로, 상기 방법은:
지그에 상기 플랜지를 마운팅 하는 단계;
상기 플랜지의 내측 표면 프로파일을 측정하는 단계;
상기 내측 표면 프로파일에 따라 플랜지 위치 참조를 결정하는 단계;
상기 파이프에 상기 플랜지를 정렬하기 위한 상기 플랜지 위치 참조에 근거하여 상기 지그를 이동하는 단계를 포함하는,
방법.
제 7 항에 있어서,
상기 방법은 내측 표면 프로파일을 측정하며 지그에 디텍터를 인접하게 위치시키는 것, 상기 지그를 상기 디텍터에 대해 회전하는 것 및 미리 정해진 데이터의 샘플링 라인을 따라 상기 플랜지의 내측의 현의 길이들을 캡처하는 것을 포함하는,
방법.
제 7 항에 있어서,
상기 방법은 상기 파이프의 외측 표면 프로파일 측정하는 것, 상기 외측 표면 프로파일에 따라 파이프 위치 참조를 결정하는 것, 상기 파이프에 상기 플랜지를 정렬하기 위해 상기 프랜지 위치 참조와 상기 파이프 위치 참조에 기초하여 지그를 이동하는 것을 더 포함하는,
방법.
제 9 항에 있어서,
상기 방법은 상기 파이프의 외측 표면 프로파일을 측정하며 상기 파이프에 인접하게 디텍터를 위치시키는 것, 상기 디텍터에 대하여 상기 파이프를 회전시키는 것 및 미리 정해진 데이터 샘플링 라인에 따라 상기 파이프의 상기 외측 표면의 현의 길이들을 캡쳐 하는 것을 포함하는,
방법.