KR20190072113A - 강관 정렬장치 - Google Patents

Abstract

보다 간편하고 간단하게 대형 강관을 보다 정확하게 정렬시킬 수 있도록, 강관 내부로 삽입되고 강관과 강관의 접합부에 위치하여 강관과 강관 사이를 정렬상태로 고정하는 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 중심을 이루며 길게 연장된 얼라인축, 상기 얼라인축에 설치되고 얼라인축을 중심으로 외측으로 부풀어 두 개의 강관 내면에 가압 밀악되는 확장부를 포함하는 강관 정렬장치를 제공한다.

Description

강관 정렬장치{PIPE ALIGNMENT APPARATUS}

강관 접합을 위해 강관들을 정렬시키기 위한 강관 정렬장치를 개시한다.

예를 들어, 타워 구조물에는 복수개의 대형 강관을 용접하여 승하강 구조물로 사용한다. 대형 강관은 크기가 매우 큰 관으로, 겹칩 용접 이음을 통해 접합한다. 겹침 용접 이음은 주로 진원에 가깝게 제작이 어려운 대형 관의 현장 용접방법으로 많이 사용된다. 겹침 용접 이음은 일측 강관의 선단에 다른 쪽 강관의 선단을 끼워 넣어 선단을 100mm 가량 중첩시켜 용접하는 방법이다.

겹침 용접 이음은 작업자의 경험에 의해 수공구를 이용하여 수작업으로 시행하게 된다. 예를 들어, 포설장비와 작업자 경험에 의해 턴버클, 햄버, 체인블럭, 쇄기 등의 수공구를 활용하여 작업을 수행한다.

그러나, 대형 강관은 직경(D) 대 두께(t)의 비(D/t)가 80을 넘는 매우 큰 관으로, 강관의 형상이 중력방향으로 처지는 난형화(ovality)가 발생하기 쉽다.

이에 강관 간에 진원확보가 어려워지면서 용접시 상호간에 편차가 발생하게 된다. 즉, 강관 간에 접합부의 간격이 균일하지 못하고 벌어지는 현상이 발생된다. 통상, 강관 접합부의 상부에서 발생되는 간격은 하부보다 크게 나타나서 철저한 용접시공 관리를 실시하지 않게 되면 적정 용접 간격을 초과하게 된다.

용접부 간격이 발생하게 되면, 강관에 인장력이 가해졌을 때 간격에 따른 휨 모멘트가 크게 발생할 수 있다. 이에, 대형 강관 용접시 러그를 설치하거나 쐐기를 박아 간격을 균일화하는 작업을 수행하고 있다. 그러나, 이러한 작업은 수작업에 의해 이루어지고, 작업자의 숙련도에 따라 편차가 커 균일한 품질 확보가 쉽지 않으며, 작업에 많은 시간이 소요된다.

보다 간편하고 간단하게 대형 강관을 보다 정확하게 정렬시킬 수 있도록 된 강관 정렬장치를 제공한다.

대형 강관을 겹치지 않고 바로 선단간에 접합하여 연결할 수 있도록 대형 강관의 선단을 정렬시키는 강관 정렬장치를 제공한다.

본 구현예의 강관 정렬장치는, 강관 내부로 삽입되고 강관과 강관의 접합부에 위치하여 강관과 강관 사이를 정렬상태로 고정하는 고정부를 포함할 수 있다.

상기 고정부는 중심을 이루며 길게 연장된 얼라인축, 상기 얼라인축에 설치되고 얼라인축을 중심으로 외측으로 부풀어 두 개의 강관 내면에 가압 밀악되는 확장부를 포함할 수 있다.

상기 확장부는 얼라인축의 원주방향으로 배치되는 복수의 가압판, 상기 얼라인축과 상기 가압판 사이에 설치되어 얼라인축에 대해 가압판을 방사방향으로 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 확장부는 상기 얼라인축에 양 선단이 슬라이딩가능하게 끼워지고 축방향으로 절결되어 원주방향을 따라 복수개로 분할된 가압판을 이루며, 상기 가압판 사이가 벌어져 확장되는 튜브를 포함할 수 있다.

상기 확장부는 상기 가압판의 양 선단에 고정되며 상기 얼라인축에 슬라이딩 가능하게 끼워져 가압판을 지지하는 링부재를 더 포함할 수 있다.

상기 가압판은 탄성력을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

상기 가압판은 외주면에 상기 강관과 강관 사이를 따라 원주방향으로 용접 비드 형성을 위한 홈이 형성될 수 있다.

상기 구동부는 상기 얼라인축에 설치되어 상기 가압판 내측에 위치하는 고정판, 상기 고정판과 상기 가압판 사이에 힌지축으로 양단이 방사방향으로 회전가능하게 설치되어 상기 얼라인축 회전시 고정판과 가압판 사이 간격을 벌리는 링크바를 포함할 수 있다.

상기 링크바는 가압판 확장 전 가압판과 고정판 사이 간격보다 길게 연장된 구조일 수 있다.

대형 강관을 기계적으로 정렬시킴으로써, 보다 정확하고 신속하게 정렬시킬 수 있게 된다.

대형 강관 연결시 정렬에 소요되는 시간을 최소화함으로써, 작업에 소요되는 시간과 노력을 단축할 수 있게 된다.

대형 강관을 내외부 용접에 필요한 정확한 간격과 기하 형상으로 일치시킴으로써, 대형 강관간의 용접 불량을 방지하며, 보다 완벽하게 강관을 연결할 수 있게 된다.

강관의 선단이 원주방향으로 직접 용접됨으로, 용접 강도를 높일 수 있게 된다.

대형 강관을 서로 겹치지 않고 용접할 수 있게 되어, 겹치는 영역의 낭비를 줄이고 강재량을 절약할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 강관 정렬장치를 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 강관 정렬장치로, 도 1의 A-A 선을 따라 도시한 개략적인 평단면도이다.
도 3과 도 4는 본 실시예에 따른 강관 정렬장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 강관 정렬장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 강관 정렬장치는 두 개의 대형 강관(P)의 사이로 삽입되고 강관과 강관의 접합부에 위치하여 강관과 강관 사이를 정렬상태로 고정하는 고정부를 포함할 수 있다. 이에, 강관과 강관 사이에 고정부를 설치하여 강관을 기계적으로 정확히 정렬할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 고정부는 중심을 이루며 길게 연장된 얼라인축(10), 얼라인축(10)에 설치되고 얼라인축(10)을 중심으로 외측으로 부풀어 두 개의 강관(P) 내면에 가압 밀악되는 확장부(20)를 포함할 수 있다.

이에, 얼라인축(10)을 중심으로 확장부(20)가 두 강관(P) 사이에서 외측으로 부풀면서 두 개의 강관(P)을 동일 축중심으로 하여 동일한 형태로 정렬시키게 된다.

확장부(20)는 얼라인축(10)의 원주방향으로 배치되는 복수의 가압판(32), 얼라인축(10)과 가압판(32) 사이에 설치되어 얼라인축(10)에 대해 가압판(32)을 방사방향으로 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

이에, 구동부가 구동되면 가압판(32)이 얼라인축(10)을 중심으로 방사방향으로 확장되어 두 개의 강관(P) 내면에 가압 밀착된다. 따라서, 두 개의 강관이 가압판(32)에 외주면에 접하면서 강관의 선단이 동일한 위치로 정렬된다.

본 실시예에서, 확장부(20)는 튜브(30) 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 확장부(20)는 얼라인축(10)에 양 선단이 슬라이딩가능하게 끼워지는 튜브(30) 구조로 이루어지고, 튜브(30)는 축방향으로 절결되고 원주방향을 따라 복수개로 분할되어 가압판(32)을 이룬다.

확장부(20)는 튜브(30)의 선단에는 분할된 각 가압판(32)이 고정되며, 얼라인축(10)에 슬라이딩 가능하게 끼워져 가압판(32)을 지지하는 링부재(34)를 더 포함할 수 있다. 링부재(34)는 복수개의 가압판(32)을 하나로 고정한다. 이에, 얼라인축(10)을 따라 각 가압판(32)이 동일하게 이동하여 튜브(30)가 확장되거나 수축된다. 튜브(30)가 확장되면, 튜브(30)를 이루는 각 가압판(32)의 간격이 벌어지면서 얼라인축(10)을 중심축으로 하여 튜브(30)의 외경이 확장될 수 있다.

본 실시예에서, 가압판(32)은 자체적으로 탄성력을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가압판(32)은 탄성을 갖는 스틸 재질로 형성될 수 있다.

가압판(32)은 튜브(30)가 벌어지는 방향 또는 오므려지는 방향으로 탄성 복귀력을 가할 수 있다. 예를 들어, 가압판(32)이 외측으로 벌어지는 방향으로 탄성복귀력을 가하는 경우, 가압판(32)을 오므려 튜브(30)의 외경을 좁힌 후 강관 내부로 삽입하여 자체 탄성복귀력으로 벌려질 수 있도록 한다.

튜브(30)의 원주방향을 따라 형성되는 가압판(32)의 개수나 가압판(32)의 두께, 휨 강성 정도는 강관의 크기에 따라 다양하게 변형가능하다.

또한, 가압판(32)은 외주면에 강관(P)과 강관 사이를 따라 원주방향으로 용접 비드 형성을 위한 홈(36)이 형성될 수 있다.

본 실시예의 정렬장치를 통해 강관(P)과 강관(P) 사이는 서로 겹쳐지지 않은 상태에서 선단간에 접합될 수 있다. 이에, 강관의 선단에 접하는 가압판(32)에는 용접시 발생하는 용접덧살과 간섭되지 않도록 충분한 여유 공간이 확보될 필요가 있다. 또한, 튜브(30)의 가압판(32)에 형성된 홈을 이용하여 가압판(32)을 강관과 강관 사이에 정확히 위치시킬 수 있게 된다. 즉, 튜브(30) 외부에서 가압판(32)에 형성된 홈(36)을 통해 강관과 강관 사이에 가압판(32)을 정위치시킬 수 있게 된다. 이와 같이, 가압판(32) 외주면에 홈(36)이 형성됨으로써, 정렬 작업을 보다 용이하게 하고 강관 접합시 용접 품질을 높일 수 있게 된다.

본 실시예의 구동부는 튜브(30)에 대해 얼라인축(10)을 회전시켜 얼라인축(10)을 중심으로 가압판(32)을 외측으로 이동시키는 구조일 수 있다.

이를 위해, 구동부는 얼라인축(10)에 설치되어 가압판(32) 내측에 위치하는 고정판(40), 고정판(40)과 가압판(32) 사이에 힌지축(44,45)으로 양단이 방사방향으로 회전가능하게 설치되어 얼라인축(10) 회전시 고정판(40)과 가압판(32) 사이 간격을 벌리는 링크바(42)를 포함할 수 있다.

고정판(40)은 가압판(32)의 중심에 위치하여 얼라인축(10)에 고정설치될 수 있다. 고정판(40)에 링크바(42)의 일단이 힌지축(44)을 매개로 회전가능하게 축결합된다. 링크바(42)의 나측 선단은 가압판(32)의 내주면에 힌지축(45)을 매개로 회전가능하게 축결합된다. 링크바(42)는 얼라인축(10)에 방사방향 즉, 얼라인축(10)에 직각인 면을 따라 회전된다. 본 실시예에서, 링크바(42)는 가압판(32) 확장 전 가압판(32)과 고정판(40) 사이 간격보다 길게 연장된 구조일 수 있다.

이에, 링크바(42)가 고정판(40)과 가압판(32) 사이에서 링크바(42)가 회전되어 수직방향으로 세워지면서 고정판(40)에 대해 가압판(32)이 밀려 외측으로 이동된다. 이에, 튜브(30)가 확장되어 가압판(32)이 강관 내주면을 외측으로 가압하여 두 개의 강관(P)을 정렬시키게 된다.

얼라인축(10)에는 튜브(30)에 대해 얼라인축(10)을 회전시키기 위한 별도의 회전구동부(도시되지 않음)가 더 설치될 수 있다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 장치의 작용에 대해 설명한다.

도3은 본 장치가 두 개의 강관 접합을 위해 강관들 사이에 설치된 상태를 나타내고 있고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면 구조를 나타내고 있다.

두 개의 강관(P)을 접합하기 위해, 두 개의 강관 선단을 마주보도록 배치시킨 상태에서 본 실시예의 장치가 두 개의 강관 사이에 삽입된다.

이에, 확장부(20)의 가압판(32)은 두 개의 강관(P) 내부에서 강관 사이에 위치하게 된다. 이 상태에서 가압판(32)에 대해 얼라인축(10)을 일방향으로 회전시켜 주게 되면 얼라인축(10)을 중심으로 가압판(32)이 외측으로 확장된다. 이에, 가압판(32)이 두 개의 강관(P)에 밀착되어 가압하면서 두 강관(P)의 선단을 동일 위치로 정렬시키게 된다.

가압판(32)이 외측으로 확장되지 않은 상태에서는 예를 들어, 가압판(32)은 탄력적으로 모아져 외경이 축소된 상태일 수 있다. 그리고 가압판(32)과 고정판(40) 사이에 설치된 링크바(42)는 고정판(40)에 대해 눕혀진 상태 즉, 고정판(40)의 접선 방향으로 경사지게 눕혀져 있다.

이 상태에서 가압판(32)이 두 강관 사이 접합 위치에 정 위치하게 되면, 가압판(32)을 외측으로 부풀려 두 강관(P)을 정렬시킨다. 가압판(32)은 외측면에 형성된 홈을 통해 두 강관 사이에 정확히 위치시킬 수 있게 된다.

가압판(32)이 정위치 되면, 얼라인축(10)을 회전시킨다. 얼라인축(10)이 회전됨에 따라 얼라인축(10)의 고정판(40)과 가압판(32)에 힌지축(44,45)을 매개로 설치된 각 링크바(42)가 회전하면서 움직이게 된다.

이에, 링크바(42)가 고정판(40)의 접선에 대해 기울어져 있던 링크바(42)가 수직 방향으로 세워지면서 가압판(32)이 링크바(42)에 의해 외측으로 밀려 이동하게 된다. 따라서, 가압판(32)이 외측으로 벌어져 튜브(30)의 외경이 확장된다. 가압판(32)이 벌어져 외측으로 이동됨에 따라 가압판(32)은 두 개의 강관 사이에서 강관의 내주면에 가압 밀착된다. 가압판(32)은 얼라인축(10)을 중심으로 전체적으로 동일한 크기로 확장됨으로써, 두 개의 강관을 동일한 형태와 위치로 정렬시키게 된다.

즉, 가압판(32)은 두 개의 강관 사이에 위치하여 확장되므로, 두 개의 강관은 가압판(32)에 접하여 대향하는 각 강관의 선단이 동일한 위치와 형태로 정렬하게 되는 것이다.

이와 같이, 가압판(32)에 두 개의 강관이 밀착되어 그 위치가 고정됨에 따라 정렬된 두 강관(P)의 선단을 따라 용접을 정밀하고 용이하게 수행할 수 있게 된다.

두 강관의 접합이 완료되면 회전축을 반대방향으로 회전시켜 튜브(30)의 내경을 원상태로 축소시킨 후 강관에서 본 장치를 제거한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 얼라인축 20 : 확장부
30 : 튜브 32 : 가압판
34 : 링부재 36 : 홈
40 : 고정판 42 : 링크바
44,45 : 힌지축

Claims (7)

1. 강관 내부로 삽입되고 강관과 강관의 접합부에 위치하여 강관과 강관 사이를 정렬상태로 고정하는 고정부를 포함하고,
   상기 고정부는 중심을 이루며 길게 연장된 얼라인축, 및 상기 얼라인축에 설치되고 얼라인축을 중심으로 외측으로 부풀어 두 개의 강관 내면에 가압 밀악되는 확장부를 포함하고,
   상기 확장부는 상기 얼라인축에 양 선단이 슬라이딩가능하게 끼워지고 축방향으로 절결되어 원주방향을 따라 복수개로 분할된 가압판을 이루며, 상기 가압판 사이가 벌어져 확장되는 튜브를 포함하는 강관 정렬장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 확장부는 상기 얼라인축과 상기 가압판 사이에 설치되어 얼라인축에 대해 가압판을 방사방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 강관 정렬장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 확장부는 상기 가압판의 양 선단에 고정되며 상기 얼라인축에 슬라이딩 가능하게 끼워져 가압판을 지지하는 링부재를 더 포함하는 강관 정렬장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 얼라인축에 설치되어 상기 가압판 내측에 위치하는 고정판, 및 상기 고정판과 상기 가압판 사이에 힌지축으로 양단이 방사방향으로 회전가능하게 설치되어 상기 얼라인축 회전시 고정판과 가압판 사이 간격을 벌리는 링크바를 포함하는 강관 정렬장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 링크바는 가압판 확장 전 가압판과 고정판 사이 간격보다 길게 연장된 강관 정렬장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압판은 탄성력을 갖는 재질로 형성된 강관 정렬장치.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압판은 외주면에 상기 강관과 강관 사이를 따라 원주방향으로 용접 비드 형성을 위한 홈이 형성된 강관 정렬장치.

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