KR20200048593A - 배관 엘보 용접용 지그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관의 엘보를 용접하기 위한 지그를 제작하는 방법에 있어서: (A) 상기 엘보의 외경에 대응하는 본체(20)와 슬리브 부재를 준비하는 단계; (B) 상기 슬리브 부재를 반경방향으로 경사진 제1절단선(C1)과 축방향으로 경사진 제2절단선(C2)으로 4분할하는 단계; 및 (C) 4분할된 슬리브 부재로 하부대(31)와 상부대(32)를 형성하여 본체(20)에 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 표준 규격의 슬리브를 이용한 제작이 용이하여 비용을 절감하면서, 로테이터에 장착한 상태에서 엘보의 접촉면을 최대한 넓게 유지하여 용접작업의 안정성을 향상하는 효과가 있다.

Description

배관 엘보 용접용 지그 제작방법 {Method for producing pipe elbow welding jig}

본 발명은 배관 엘보 용접용 지그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배관을 제작하는 과정에서 용접용 로테이터에 파지하기 위한 배관 엘보 용접용 지그 제작방법에 관한 것이다.

배관제작 공장에서 용접을 수행할 경우 효율향상을 위해 로테이터에 배관자재를 물린후 자재를 회전시키며 용접을 수행한다. 로테이터에 물릴 공간이 부족한 자재의 경우에는 배관 용접용 지그에 자재를 장착하고 지그를 로테이터에 물린후 용접을 수행한다. 다만 엘보의 경우 특수 형태의 지그를 사용하는데 접촉면이 작아 용접중에 지그에서 엘보가 이탈되는 경우가 종종 발생하기도 한다.

이탈을 방지하기 위해서는 엘보의 접촉면을 최대한 많이 유지하는 형태가 유리하므로 엘보를 감싸는 형태의 지그가 가장 좋겠지만 이러한 것은 표준 규격에 있지 않고 따로 제작하기도 어렵다.

이와 관련되어 한국 공개특허공보 제2005-0055667호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0991201호(선행문헌 2) 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.

선행문헌 1은 피용접물을 지지하는 한쌍의 수평롤러가 장착되는 본체; 제1구동수단으로 본체에 승강되는 승강체에 회전가능하게 장착되는 수직롤러; 피용접물을 회전시키며 용접하도록 수평롤러를 회전시키는 제2구동수단; 피용접물을 틸팅시키며 용접하기 위한 제3구동수단;을 구비한다. 이에, 연속적으로 자동용접을 수행하여 생산성을 높이는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 부분 용접된 엘보관이 설치되는 회전판; 회전판 및 엘보관의 양단에 결합되어서 엘보관을 회전판에 고정시키는 엘보관단부결합부; 엘보관의 크기에 맞게 위치조절되도록 회전판 상에서 방사상으로 왕복 이동되도록 설치되는 관하중분산부; 등을 포함한다. 이에, 간단한 작업으로 엘보관을 회전판에 설치할 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 통상적인 로테이터 상에 엘보를 안정적으로 지지한 상태에서 회전시키면서 용접하는 용도로 활용하기 미흡하다.

한국 공개특허공보 제2005-0055667호 "파이프 로테이터 머시인" (공개일자 : 2005.06.13.) 한국 등록특허공보 제0991201호 "엘보관 자동용접장치용 엘보관클램핑장치" (공개일자 : 2010.11.01.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 현재 출시되는 표준 규격의 배관자재를 이용하여 제작이 용이하면서 로테이터에 장착한 상태에서 엘보의 접촉면을 최대한 넓게 유지할 수 있는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배관의 엘보를 용접하기 위한 지그를 제작하는 방법에 있어서: (A) 상기 엘보의 외경에 대응하는 본체와 슬리브 부재를 준비하는 단계; (B) 상기 슬리브 부재를 반경방향으로 경사진 제1절단선과 축방향으로 경사진 제2절단선으로 4분할하는 단계; 및 (C) 4분할된 슬리브 부재로 하부대와 상부대를 형성하여 본체에 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)에서 제1절단선이 슬리브 부재의 중심과 엘보 중심을 지나도록 설정하고, 제2절단선이 슬리브 부재의 중심을 지나면서 제1절단선에 수직하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 장변의 부재 A1, 단변의 부재 A2, 장변의 부재 B1, 단변의 부재 B2를 형성하고, 부재 A1 및 부재 B1로 하부대를 형성하는 동시에 부재 A2 및 부재 B2로 상부대를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 본체와 하부대를 연결하는 지지대를 결합하되, 지지대는 하부대를 착탈 가능하게 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (C)는 본체에서 하부대가 결합되는 반대측 단부에 플랜지장착대를 더 결합하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 표준 규격의 슬리브를 이용한 제작이 용이하여 비용을 절감하면서, 로테이터에 장착한 상태에서 엘보의 접촉면을 최대한 넓게 유지하여 용접작업의 안정성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지그를 장착 상태로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 지그를 전체적으로 나타내는 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 지그기구의 제작 원리를 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 지그기구의 사용예를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 배관의 엘보를 용접하기 위한 지그를 제작하는 방법에 관하여 제안한다. 선박 건조에 소요되는 배관자재인 엘보는 또 다른 배관자재인 직관, 티(tee) 등과 연결된다. 로테이터(10)는 용접 대상의 배관자재를 파지부(15)에 로딩한 상태로 저속으로 회전하면서 신속하고 안전한 작업을 유도한다.

물론 본 발명은 로테이터(10)를 이용한 배관자재의 용접을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 지그기구는 특히 엘보에 대응하기 유리한 구조를 요체로 한다.

한편, 용접 대상의 배관자재인 엘보는 인접한 배관자재와 가접 상태로 로테이터(10)의 파지부(15)에 클램핑된다.

본 발명에 따른 단계 (A)는 상기 엘보의 외경에 대응하는 본체(20)와 슬리브 부재를 준비하는 과정으로 진행된다. 본체(20)는 상기 로테이터(10)에 맞물려 장착되는 관체로서, 관체의 축을 중심으로 회전 가능한 구조를 이루고 있다. 본체(20)는 표준품 규격의 구조용 또는 배관용 관체를 사용하여 구성하는 것이 좋다. 슬리브 부재는 본체(20)의 외경을 감싸는 내경으로 형성되는 표준품 규격의 구조용 또는 배관용 관체를 사용한다. 본체(20)를 로테이터(10)의 파지부(15)에 맞물리면 축을 중심으로 회전되면서 용접 대상의 엘보에 대하여 동심의 회전을 유발한다.

본 발명에 따른 단계 (B)는 상기 슬리브 부재를 반경방향으로 경사진 제1절단선(C1)과 축방향으로 경사진 제2절단선(C2)으로 4분할하는 과정을 거친다. 슬리브 부재는 반경방향으로 경사진 제1절단선(C1)과 축방향으로 경사진 제2절단선(C2)으로 4분할된다. 제1절단선(C1)은 슬리브 부재의 반경방향에서 일정 각도 경사진 상태로 설정되고, 제2절단선(C2)은 슬리브 부재의 축방향에서 일정 각도 경사진 상태로 설정된다.

도 3에서 후술하는 것처럼, 직관이 제1절단선(C1)과 제2절단선(C2)에 의하여 4분할되어 가변장착수단(30)의 하부대(31)와 상부대(32)로 형성된다. 상부대(31)와 상부대(32)의 곡면화를 경제적인 방식으로 구현하기 위해 표준품 직관의 슬리브를 절단한 부재를 사용한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)에서 제1절단선(C1)이 슬리브 부재의 중심과 엘보 중심을 지나도록 설정하고, 제2절단선(C2)이 슬리브 부재의 중심을 지나면서 제1절단선(C1)에 수직하도록 설정하는 것을 특징으로 한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 지그가 해당 엘보를 잘 파지할 수 있도록 절단면(C1)(C2)의 각도를 정의하는 방법은 다음과 같다. 슬리브의 중심선이 엘보 중심선과 일치하도록 위치하였을 때, 첫번째 절단선(C1)은 슬리브 중심과 엘보 중심선 원호의 중심을 연결하는 직선과 일치한다. 두번째 절단선(C2)은 첫번째 절단선(C1)에 수직이되 슬리브 중심을 지나는 직선과 일치한다.

한편, 표준품의 슬리브 부재에서 대략 직교하는 제1절단선(C1)과 제2절단선(C2)을 부가하여 가변장착수단(30)을 생성하는 원리는 다른 규격의 엘보와 슬리브에도 동일한 방식으로 적용된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 장변의 부재 A1, 단변의 부재 A2, 장변의 부재 B1, 단변의 부재 B2를 형성하고, 부재 A1 및 부재 B1로 하부대(31)를 형성하는 동시에 부재 A2 및 부재 B2로 상부대(32)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 가변장착수단(30)은 직관의 슬리브를 절단한 부재를 용접하여 하부대(31)와 상부대(32)를 구성한다. 엘보를 긴밀하게 지지하기 위해 하부대(31)와 상부대(32)는 곡면화되는 것이 좋다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 가변장착수단(30)의 하부대(31)와 상부대(32)는 엘보에서 대략 중간부분의 표면을 긴밀하게 파지하는 상태로 예시한다. 하부대(31)는 엘보의 외측 표면을 지지하도록 상대적으로 넓은 부채꼴이고, 상부대(32)는 엘보의 내측 표면을 지지하도록 상대적으로 좁은 부채꼴이다. 장변은 넓은 부채꼴을 의미하고 단변은 좁은 부채꼴을 의미한다.

본 발명의 단계 (B)를 보다 구체적으로 설명하면, 슬리브 부재는 반경방향으로 경사진 제1절단선(C1)에 의하여 제1부재(A0) 및 제2부재(B0)로 생성되고, 이어서 축방향으로 경사진 제2절단선(C2)에 의하여 제1부재(A0)는 부재 A1, A2로 분할되며 제2부재(B0)는 부재 B1, B2로 분할된다. 도시에 나타내듯이 분할된 부재 A1, A2를 상하로 반전시키면 부재 A1, B1이 하부대(31)로 되고 부재 A2, B2가 상부대(32)로 된다. 하부대(31)는 장변의 부재 A1, B1를 용접하고 플랜지(35)를 접합하여 완성하고, 상부대(32)는 단변의 부재 A2, B2를 용접하고 플랜지(35)를 접합하여 완성한다. 하부대(31)와 상부대(32)의 중심선은 엘보의 중심선에 유사하게 일치되고, 하부대(31)와 상부대(32)의 내면도 엘보의 표면(외면)과 유사하게 일치된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 본체(20)와 하부대(31)를 연결하는 지지대(33)를 결합하되, 지지대(33)는 하부대(31)를 착탈 가능하게 구성하는 것을 특징으로 한다. 상기 본체(20)와 하부대(31) 사에에 개재되는 지지대(33)는 하부대(31)를 착탈 가능하게 연결하는 것이 좋다. 도 5를 참조하면 지지대(33)의 단부에 결합된 하부대(31)가 착탈 가능하게 볼팅(도시 생략) 등의 구조로 형성된다. 엘보의 규격이 변동되는 경우 하부대(31)를 교체하는 방식으로 본체(20)를 공용화할 수 있다.

본 발명에 따른 단계 (C)는 4분할된 슬리브 부재로 하부대(31)와 상부대(32)를 형성하여 본체(20)에 결합하는 과정을 거친다. 본체(20)의 단부에서 엘보의 외주면에 접촉하는 하부대(31)와 엘보의 내주면에 접촉하는 상부대(32)로 엘보를 파지할 수 있다. 하부대(31)와 상부대(32)는 대향하는 단부에 각각의 플랜지(35)를 구비하고, 대향하는 플랜지(35)는 볼트와 같은 체결부재(37)를 이용하여 착탈이 용이하다.

물론 체결부재(37)는 볼팅이 보편적으로 선호되지만 힌지-잠금 방식을 적용할 수도 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (C)는 본체(20)에서 하부대(31)가 결합되는 반대측 단부에 플랜지장착대(25)를 더 결합하는 것을 특징으로 한다. 도 2를 참조하면 본체(20)의 우측단에 플랜지장착대(25)가 고정된 상태를 예시한다. 플랜지장착대(25)는 플랜지를 지닌 배관자재를 장착하기 위한 용도로서 다수의 체결홈을 구비한다. 물론 플랜지장착대(25)는 본체(20)에 착탈 가능하게 결합하는 것도 가능하다.

참고로, 도 5를 참조하면 본체(20)의 단부에 지지대(33)를 개재하여 하부대(31)가 고정되고, 하부대(31)에 엘보를 장착하고 상부대(32)를 덮은 다음 체결부재(37)를 이용하여 클램핑한다. 이와 같은 상태의 본체(20)를 로테이터(10)의 파지부(15)에 맞물리고 저속으로 회전시키면 원하는 배관자재의 용접이 완료된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 로테이터 15: 파지부
20: 본체 25: 플랜지장착대
30: 가변장착수단 31: 하부대
32: 상부대 33: 지지대
35: 플랜지 37: 체결부재
A0, A1, A2: 제1부재 BO, B1, B2: 제2부재
C1: 제1절단선 C2: 제2절단선

Claims (5)

1. 배관의 엘보를 용접하기 위한 지그를 제작하는 방법에 있어서:
   (A) 상기 엘보의 외경에 대응하는 본체(20)와 슬리브 부재를 준비하는 단계;
   (B) 상기 슬리브 부재를 반경방향으로 경사진 제1절단선(C1)과 축방향으로 경사진 제2절단선(C2)으로 4분할하는 단계; 및
   (C) 4분할된 슬리브 부재로 하부대(31)와 상부대(32)를 형성하여 본체(20)에 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (B)에서 제1절단선(C1)이 슬리브 부재의 중심과 엘보 중심을 지나도록 설정하고, 제2절단선(C2)이 슬리브 부재의 중심을 지나면서 제1절단선(C1)에 수직하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (B)는 장변의 부재 A1, 단변의 부재 A2, 장변의 부재 B1, 단변의 부재 B2를 형성하고, 부재 A1 및 부재 B1로 하부대(31)를 형성하는 동시에 부재 A2 및 부재 B2로 상부대(32)를 형성하는 것을 특징으로 하는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (B)는 본체(20)와 하부대(31)를 연결하는 지지대(33)를 결합하되, 지지대(33)는 하부대(31)를 착탈 가능하게 구성하는 것을 특징으로 하는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (C)는 본체(20)에서 하부대(31)가 결합되는 반대측 단부에 플랜지장착대(25)를 더 결합하는 것을 특징으로 하는 배관 엘보 용접용 지그 제작방법.

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