KR20180035956A - 진원 확보 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 원통형 소재의 진원을 정밀하고 신속하게 설정할 수 있는 진원 확보 장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 진원 확보 장치는 원통형 소재가 안착되는 베이스 프레임; 상기 원통형 소재의 내주면에 위치되고, 상기 베이스 프레임에 대해 승강가능하게 제공되는 상부 프레임; 및 상기 상부 프레임에 설치되어 적어도 상기 원통형 소재의 내주면을 지지하며 진원을 확보하는 다수의 지지부;를 포함한다.

Description

진원 확보 장치 {CIRCLE CORRECTION APPARATUS}
본 발명은 파이프의 진원을 확보하는데 활용되는 진원 확보 장치에 관한 것이다.
대형가스관이나 유틸리티 배관은, 통상적으로 일정 길이의 파이프를 용접 등의 방법에 의해 연결하여 사용되며, 사용과정에서 연결부에 크랙이 발생하거나 연결불량으로 인한 유출사고가 발생될 경우 대형사고로 연결될 수 있으며, 이에 따라 대형가스관이나 유틸리티 배관에 대한 엄격한 품질기준이 요구된다.
이와 같이, 대형가스관이나 유틸리티 배관 등에 활용되는 파이프의 품질 관리를 위해, 거스 용접 실험(girth welding test)을 통해 파이프 용접에 따른 품질기준의 충족조건 및 특성과 영향평가를 하고 있다.
이를 위한 거스 용접 실험은 파이프를 일정한 길이로 절단, 가공처리하여 상하로 구분된 파이프를 밀착한 상태에서 용접을 진행하고, 이와 같이 연결된 파이프의 표면 및 내부품질 및 기타 용접특성을 평가하는 실험이다.
그런데, 거스 용접 실험을 위해 파이프를 절단할 때, 주로 가스절단 방식으로 절단되고 있으며, 이와 같이 절단된 파이프의 상, 하 밀착부(용접부)를 용접성 향상 및 진원을 정확하게 맞추기 위한 접합 준비과정이 요구된다.
그러나, 종래에는 파이프의 가스절단 과정에서 파이프에 열과 냉각의 편차가 발생하며, 이로 인해 비틀림 현상이 빈번하게 발생될 수 있어 파이프의 진원을 정확하게 맞추기 어려웠다.
이에 따라 최근에는 거스 용접 실험을 위해 파이프의 진원을 정밀하고 신속하게 설정하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
한편, 종래에는 파이프의 내부에 나선체결에 의해 길이가 조절되는 지지부를 설치하고, 지지부의 길이를 가변하며 진원을 확보하는 기술이 개발되었으나, 진원도 확보를 위해서는 지지부의 길이를 작업자가 수동으로 조절해야 하므로 작업에 어려움이 있고, 각각의 지지부를 동시에 길이 조절할 수 없어 진원을 정확하고, 신속하게 확보할 수 없는 기술적 한계가 있다.
특허출원번호 제 10-2013-0021325호
본 발명의 일 실시예는 파이프의 진원을 정밀하고 신속하게 확보하는데 활용되는 진원 확보 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 진원 확보 장치는 원통형 소재가 안착되는 베이스 프레임; 상기 원통형 소재의 내주면에 위치되고, 상기 베이스 프레임에 대해 승강가능하게 제공되는 상부 프레임; 및 상기 상부 프레임에 설치되어 적어도 상기 원통형 소재의 내주면을 지지하며 진원을 확보하는 다수의 지지부;를 포함한다.
상기 지지부는 상기 상부 프레임에 방사형으로 설치되는 다수의 실린더와, 상기 실린더에 신축가능하게 설치되는 작동로드와, 상기 작동로드의 단부에 설치되어 상기 원통형 소재의 내주면과 접촉되는 스토퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 상기 원통형 소재와 접촉되는 면이 상기 원통형 소재의 내주면과 대응하는 굴곡면으로 형성되고, 중앙부에 둘레방향으로 요홈부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 실린더 사이를 지지하며 상기 상부 프레임에 설치되는 스페이서부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스 프레임의 일측에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터와 커플링을 매개로 연결되어 회전에 의해 상기 상부 프레임을 승강하는 적어도 하나의 스크류 축부재와, 상기 스크류 축부재에 의해 승강되는 상부 프레임의 이동을 안내하는 다수의 가이드로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 프레임의 상부에 설치되어 내부를 차폐하되, 상기 지지부와의 간섭부위에 개방부가 형성되는 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스 프레임의 하부에 제공되며, 베어링수단을 매개로 상기 베이스 프레임이 회전 가능하게 설치되는 작업대를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파이프의 절단과정에서 파이프에 변형 또는 비틀림이 발생하더라도 진원을 정확하고 신속하게 찾을 수 있고, 진원을 확보한 상태에서 파이프를 연결하여 용접할 수 있고, 이에 따라 용접 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 파이프를 연결하여 용접하는 과정에서 용접부의 냉각이 가능하여 파이프의 변형 및 이로 인한 비틀림을 방지할 수 있다.
또한, 본원발명은 파이프의 진원을 정확하고 신속하게 찾을 수 있으며, 이에 따라 용접진행과정의 준비시간을 절감할 수 있고, 용접의 생산성 확보가 가능하며, 진원유지과정의 효율성 증대로 업무효율 향상에 기여할 수 있고, 거스 용접 실험시 용접의 정확한 측정과 평가가 가능하므로, 실험에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치를 이용하여 파이프를 용접하는 상태의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진원 확보 장치의 사시도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 진원 확보 장치(100)는 상, 하로 원통형 소재, 예컨대 파이프를 맞대어 배치한 후 파이프의 연결부위를 용접하여 접합하는데 활용될 수 있으며, 파이프의 용접과정에서 연결부위를 지지하여 파이프의 진원을 확보할 수 있다.
진원 확보 장치(100)는 거스 용접 실험 등을 위해 용접할 파이프가 안착되는 베이스 프레임(110)과, 베이스 프레임(110)의 상부에 설치되는 상부 프레임(130)을 포함할 수 있다. 상부 프레임(130)은 베이스 프레임(110)에 대해 승강 가능하게 제공될 수 있다.
또한, 상부 프레임(130)에는 신축에 의해 파이프의 내주면을 지지하며 진원을 확보하는 다수의 지지부(140)가 설치될 수 있다.
이러한 진원 확보 장치(100)는 상부 프레임(130)이 베이스 프레임(110)에 대해 승강되어 상, 하로 배치된 파이프의 연결부위에 지지부(140)가 위치하도록 높이를 조절할 수 있다.
이를 위해, 베이스 프레임(110)의 일측에는 적어도 하나의 구동모터(120)가 제공될 수 있다. 또한, 이 구동모터(120)에는 베이스 프레임(110)에 설치된 커플링(122)을 매개로 회전되는 적어도 하나의 스크류 축부재(124)가 설치될 수 있다.
바람직하게는 스크류 축부재(124)는 구동모터(120)의 회전축(120a)이 커플링(122)에 연결되어 회전할 수 있고, 이와 같이 회전하는 회전축(120a)과 기어부재 등에 의해 연결되어 회전하며 승강될 수 있다. 또한, 스크류 축부재(124)의 단부는 상부 프레임(130)의 하부를 지지하도록 연결될 수 있으며, 스크류 축부재(124)의 승강에 의해 상부 프레임(130)을 승강하며 높이 조절할 수 있다.
본 실시예에서 구동모터(120)는 2개로 제공될 수 있고, 구동모터(120)에 제공된 각각의 회전축 양단에 각각 스크류 축부재(124)가 연결된 커플링(122)이 설치될 수 있으며, 스크류 축부재(124)는 상부 프레임(130)의 4방위를 승강가능하게 지지할 수 있다.
이와 같이 상부 프레임(130)은 4방위에서 연결되는 스크류 축부재(124)에 의해 안정적으로 지지되며 승강될 수 있다.
바람직하게는 베이스 프레임(110)과 상부 프레임(130) 사이에는 상부 프레임(130)이 스크류 축부재(124)에 의해 승강하는 과정에서 이동을 안내하는 다수의 가이드로드(126)가 설치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 스크류 축부재(124) 및 가이드로드(126)가 상, 하로 이동하기 위해 베이스 프레임(110)의 하부를 관통하도록 설치될 수 있다. 바람직하게는 베이스 프레임(110)에는 스크류 축부재(124) 및 가이드로드(126)가 상, 하로 이동할 수 있도록 공간을 형성하도록 상부로 돌출되는 하부 프레임(112)을 더 포함할 수 있다.
하부 프레임(112)에는 스크류 축부재(124)와 연결된 커플링(122) 및 가이드로드(126)가 설치되되, 스크류 축부재(124) 및 가이드로드(126)는 하부 프레임(112)을 관통하도록 설치될 수 있고, 측면에는 다수의 구멍(113)이 형성될 수 있다.
한편, 지지부(140)는 상부 프레임(130)에 방사형으로 설치되는 다수의 실린더(142)를 포함하고, 이 실린더(142)에는 작동로드(144)가 신축가능하게 설치될 수 있다. 또한, 작동로드(144)의 단부에는 파이프의 내주면과 접촉되는 스토퍼(146)가 설치될 수 있다.
일례로, 본 실시예에서 실린더(142)는 8개로 제공될 수 있고, 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있다.
작동로드(144)는 실린더(142)에 공급되는 유압에 의해 신장 및 수축이 가능하며, 다수의 작동로드(144)가 동시에 신장됨에 따라 파이프의 내주면을 동일한 압력으로 가압할 수 있으며, 이에 따라 파이프가 원형으로 유지될 수 있다. 또한, 파이프는 절단과정이나 용접 등의 준비과정에서 변형이 발생한 경우에도, 스토퍼(146)에 의해 내부면이 전체적으로 일정한 압력을 가압됨에 따라 진원으로 유지될 수 있다.
이를 위해, 실린더(142)에는 유압의 공급 및 배출을 위한 제1유압라인(148a) 및 제2유압라인(148b)이 제공될 수 있다. 본 실시예에서 제1유압라인(148a) 및 제2유압라인(148b)의 연결구조는 상세하게 설명되지는 않지만, 제1유압라인(148a) 및 제2유압라인(148b)은 펌프 등을 매개로 연결되거나, 각각에 독립적으로 제공되는 펌프에 연결될 수 있다.
또한, 스토퍼(146)는 파이프와 접촉되는 면이 파이프의 내주면과 대응하는 굴곡면으로 형성될 수 있다.
이러한 스토퍼(146)는 수축된 상태에서는 인접한 다른 지지부(140)의 스토퍼(146)와 밀착될 수 있으며, 전체적인 링형태로 연결될 수 있고, 지지부(140)의 팽창작동에 의해 파이프의 내주면에 밀착될 수 있다.
또한, 스토퍼(146)는 파이프와 접촉하는 중앙부에는 둘레방향으로 요홈부(147)가 형성될 수 있다.
이러한 요홈부(147)는 상, 하부의 파이프를 연결하는 부분에 위치될 수 있으며, 파이프의 용접시 발생하는 용융물이 수용되는 공간을 형성할 수 있다. 또한, 요홈부(147)는 파이프의 용접시 발생하는 용융물이 스토퍼(146)와 융착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 스토퍼(146)는 파이프의 내경에 따라 교체되어 사용될 수 있다. 스토퍼(146)는 작동로드(142)와 연결되는 부분이 파이프의 내경에 따라 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.
이러한 스토퍼(146)는 파이프의 내경이 작을 경우, 작동로드(142)와 연결되는 부분이 짧게 형성될 수 있다. 또한, 스토퍼(146)는 파이프의 내경이 클 경우, 작동로드(142)와 연결되는 부분이 길게 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 지지부(140)는 실린더(142)가 상부 프레임(130)에 볼트 등의 체결부재를 매개로 고정될 수 있으며, 바람직하게는 실린더(142) 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 실린더(142) 사이를 지지하는 스페이서부재(150)를 더 포함할 수 있다.
스페이서부재(150)는 지지부(140)의 실린더(142) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수 있고, 등의 체결부재를 매개로 상부 프레임(130)에 고정될 수 있다.
또한, 지지부(140)는 작동로드(144)의 신축에 의해 이동하는 과정에서 직선방향으로 팽창되도록 이동을 안내하는 가이드 부재(152)를 더 포함할 수 있다.
가이드 부재(152)는 스토퍼(146)의 후면부에서 방사축선상으로 연장되는 적어도 하나의 가이드 빔(152a)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 프레임(130)의 일측에는 이 가이드 빔(152a)이 삽입되어 이동되는 가이드 블록(152b)이 결합될 수 있다.
가이드 블록(152b)에는 가이드 빔(152a)이 방사방향으로 삽입되는 관통홀이 형성되고, 가이드 빔(152a)이 관통홀에 삽입된 상태에서 이동됨에 따라 작동로드(144)의 팽창에 의해 스토퍼(146)가 이동하는 것을 안내할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 지지부(140)는 실린더(142) 및 이에 신축가능하게 설치되는 작동로드(144)로 구성된 것으로 설명하고 있으나, 지지부(140)의 구성을 이에 한정되지 않으며 스토퍼(146)를 신축에 의해 이동시키는 다양한 구성으로 변형될 수 있다. 일례로, 지지부(140)는 모터 및 이 모터의 회전에 연계되어 이동되는 스크류 축부재(124)를 포함하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진원 확보 장치를 이용하여 파이프를 용접하는 상태의 단면도이다.
도 4를 참고하면, 전술된 진원 확보 장치(100)는 베이스 프레임(110)에 거스 용접 실험을 위해 용접할 상, 하부 파이프(10, 20)를 설치한다.
그리고, 구동모터(120)를 작동시켜 회전축 및 이에 커플링(122)으로 연결된 스크류 축부재(124)를 회전시키고, 이를 통해 지지부(140)의 스토퍼(146)가 상, 하부 파이프(10, 20)의 용접 높이에 위치되도록 상부 프레임(130)을 승강한다.
다음으로, 지지부(140)의 실린더(142)에서 작동로드(144)가 팽창되며 스토퍼(146)가 파이프(10, 20)의 내부면에 밀착되고, 이 과정에서 상, 하부 파이프(10, 20)가 일정한 압력으로 가압됨에 따라 진원을 확보할 수 있다.
그리고, 상, 하부 파이프(10, 20)가 진원상태로 유지된 상태에서, 연결부를 용접하여 파이프(10, 20)를 연결할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진원 확보 장치의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 전술된 진원 확보 장치(100)는 파이프(10, 20)를 용접하는 과정에서 용접 불꽃 등이 발생할 수 있으며, 이와 같이 발생된 용접 불꽃이 진원 확보 장치(100) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 상부 프레임(130)의 상부에 내부를 차폐하는 커버(160)가 설치될 수 있다.
커버(160)는 상부 프레임(130)의 외경과 대응되는 크기로 제공되고, 하부는 개방되며 상부는 막힌 원통형태로 제공될 수 있다.
또한, 커버(160)에는 지지부(140)의 작동시 간섭되지 않도록 지지부(140)가 인출되는 부분에는 개방부가 형성될 수 있다.
또한, 베이스 프레임(110)의 하부에는 작업대(170)가 설치될 수 있다. 베어링 프레임은 베어링수단을 매개로 작업대(170)에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 진원 확보 장치 110: 베이스 프레임
120: 구동모터 122: 커플링
124: 스크류 축부재 126: 가이드로드
130: 상부 프레임 140: 지지부
142: 실린더 144: 작동로드
146: 스토퍼 147: 요홈부
150: 스페이서부재 160: 커버
170: 작업대

Claims (7)

  1. 원통형 소재가 안착되는 베이스 프레임;
    상기 원통형 소재의 내주면에 위치되고, 상기 베이스 프레임에 대해 승강가능하게 제공되는 상부 프레임; 및
    상기 상부 프레임에 설치되어 적어도 상기 원통형 소재의 내주면을 지지하며 진원을 확보하는 다수의 지지부;
    를 포함하는 진원 확보 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지지부는
    상기 상부 프레임에 방사형으로 설치되는 다수의 실린더와,
    상기 실린더에 신축가능하게 설치되는 작동로드와,
    상기 작동로드의 단부에 설치되어 상기 원통형 소재의 내주면과 접촉되는 스토퍼를 포함하는 진원 확보 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 원통형 소재와 접촉되는 면이 상기 원통형 소재의 내주면과 대응하는 굴곡면으로 형성되고, 중앙부에 둘레방향으로 요홈부가 형성되는 진원 확보 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 지지부는
    상기 실린더 사이를 지지하며 상기 상부 프레임에 설치되는 스페이서부재를 더 포함하는 진원 확보 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 일측에 설치되는 구동모터와,
    상기 구동모터와 커플링을 매개로 연결되어 회전에 의해 상기 상부 프레임을 승강하는 적어도 하나의 스크류 축부재와,
    상기 스크류 축부재에 의해 승강되는 상부 프레임의 이동을 안내하는 다수의 가이드로드를 포함하는 진원 확보 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 프레임의 상부에 설치되어 내부를 차폐하되, 상기 지지부와의 간섭부위에 개방부가 형성되는 커버를 더 포함하는 진원 확보 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 하부에 제공되며, 베어링수단을 매개로 상기 베이스 프레임이 회전 가능하게 설치되는 작업대를 더 포함하는 진원 확보 장치.

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