KR20200029346A - 클래드 배관 용접용 파지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관의 용접작업 시 용접되는 부위의 양측을 견고하게 눌러 고정함으로써 배관의 진동에 따른 용접불량을 해소하면서 용접토치와 연동되어 배관을 순차적으로 파지함으로써 용접부의 응력분산을 통한 안정된 용접작업을 수행할 수 있는 클래드 배관 용접용 파지장치에 관한 것이다.
이를 위해 클래드 배관 용접용 파지장치는 배관을 지지하여 용접작업이 진행될 수 있도록 하는 맨드릴의 상부에 배치되어 일정 구간의 배관을 고정하거나 고정 해제하는 복수개의 파지유닛, 및 상기 파지유닛의 동작을 제어할 수 있도록 연결되어 배관을 용접하는 용접토치와 상기 파지유닛이 연동됨으로써 상기 용접토치의 이동에 따라 상기 파지유닛이 순차적으로 배관을 파지하는 제어부를 포함한다.

Description

클래드 배관 용접용 파지장치{GRIPPING APPARATUS FOR WELDING A CLAD PIPE}

본 발명은 클래드 배관 용접용 파지장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배관의 용접 시 배관을 견고한 상태로 고정하고, 용접토치와 연동되어 일정 구간의 배관을 순차적으로 파지함으로써 배관의 용접부에 가해지는 응력을 분산시켜 배관의 용접작업이 효과적으로 진행될 수 있도록 하는 클래드 배관 용접용 파지장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접 강관(welded steel pipe)은 띠 모양의 강판을 성형롤을 이용하여 파이프 형상으로 성형하고, 파이프 형상으로 길이방향을 따라 성형된 강판의 이음매를 용접함으로써 제작되는 배관을 의미한다.

상기 배관이 강 뿐 아니라 알루미늄 또는 스테인리스강 등으로 이루어지는 판재(plate material)로부터 성형되는 경우, 판재는 티그(TIG; tungsten insert gas) 방식으로 용접된다. 티그 용접은 용융점이 가장 높은 텅스텐 전극 봉과 판재 사이에 아크를 일으켜서 용접하고, 용접 중 이음매에 대응하도록 형성되는 용접부위의 산화와 질화를 막기 위하여 불활성 기체(inert gas)(예를 들어, 아르곤, 헬륨 등)를 용접부위로 분사하는 용접 방식이다.

이러한 티그 용접은 용접 작업과 용접부위에 대하여 높은 품질과 신뢰도가 요구되는 용접 구조물의 용접 방법으로 널리 사용되고 있다.

상기와 같이 티그 용접으로 제작되는 배관 중 여러 가지 다양한 금속판을 겹체 압연하여 기계적으로 접착한 클래드(clad) 소재를 이용하는 경우, 클래드 배관이라 한다.

상기 클래드 배관을 제작하는 경우, 맨드릴에 원통형으로 굽혀진 클래드 판재를 삽입한 후, 상기 클래드 판재를 파지장치로 고정하게 된다. 이 상태에서 용접토치가 상기 클래드 판재의 연결부를 지나면서 용접작업을 수행하게 된다.

상기 클래드 배관 용접용 파지장치에 의하면, 클래드 판재를 용접하기 위해 상기 파지장치를 이용하여 용접기간과 용접기간을 전/후한 일정기간 동안 용접물이 움직이거나 유동하지 못하도록 견고히 잡아주게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 용접물 파지장치들은 용접물의 고정이 불안정하고, 파지장치의 구조가 복잡하다는 단점이 있었다.

또한, 종래의 파지장치는 단순히 배관을 고정하고 있을 뿐 별다른 기능이 없기 때문에 다양한 크기의 배관을 제작하는 경우에는 불편함이 있고, 특히 일정 길이를 갖는 배관의 경우에는 배관을 구간별로 효과적으로 파지를 하여야 하지만, 종래의 파지장치로는 이를 만족시키기 어려운 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0994986호(발명의 명칭 : 파이프 용접 장치 및 그 방법, 2010. 11. 17. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1708046호(발명의 명칭 : 파이프 용접물 고정장치, 2017. 02. 17. 공고)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 배관의 용접작업 시 용접되는 부위의 양측을 견고하게 눌러 고정함으로써 배관의 진동에 따른 용접불량을 해소하면서 용접토치와 연동되어 배관을 순차적으로 파지함으로써 용접부의 응력분산을 통한 안정된 용접작업을 수행할 수 있는 클래드 배관 용접용 파지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치는 배관을 지지하여 용접작업이 진행될 수 있도록 하는 맨드릴의 상부에 배치되어 일정 구간의 배관을 고정하거나 고정 해제하는 복수개의 파지유닛, 및 상기 파지유닛의 동작을 제어할 수 있도록 연결되어 배관을 용접하는 용접토치와 상기 파지유닛이 연동됨으로써 상기 용접토치의 이동에 따라 상기 파지유닛이 순차적으로 배관을 파지하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 파지유닛은 상기 용접토치의 이동거리를 계산한 상기 제어부의 신호에 의해 상기 용접토치의 위치를 기준으로 배관의 전방과 후방을 동시에 파지하는 구조이다.

상기 파지유닛은 배관의 용접 후, 배관의 냉각이 완료된 시점에서 상기 제어부의 신호에 의해 배관의 파지를 해제하는 구조이다.

상기 파지유닛은 상기 용접토치를 중심으로 양측에 각각 대칭되게 배치되어 배관의 길이방향을 따라 설치되는 지지레일과, 상기 지지레일의 하부에 설치되어 배관의 용접부 외측을 눌러 용접 시 배관을 고정하는 고정대, 및 상기 지지레일과 상기 고정대 사이에 설치되어 상기 고정대가 배관을 탄력적으로 눌러줄 수 있도록 하는 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 파지유닛은 상기 지지레일에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 용접토치의 위치를 파악한 후, 상기 제어부에 신호를 보내는 복수개의 위치감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 파지유닛은 상기 고정대에 연결 설치되어 배관의 크기에 따라 전진 또는 후진되면서 상기 고정대의 위치를 조절하는 위치조절부재를 더 포함할 수 있다.

상기 파지유닛은 상기 고정대에 연결 설치되고, 유압 모터의 동력으로 신장되어 상기 고정대를 배관에 밀어 고정하는 유압 실린더를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재는 상기 지지레일에 연결되는 제1 연결로드와, 상기 고정대에 연결되는 제2 연결로드, 및 상기 제1 연결로드와 상기 제2 연결로드의 사이에 설치되어 상기 고정대를 원위치로 이동시키는 복귀 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치에 따르면, 배관의 용접 시 배관을 견고한 상태로 고정하여 제작되는 배관의 용접품질을 향상시킬 수 있고, 용접작업 시 발생하는 배관의 진동을 잡아주어 용접불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 파지장치가 용접토치와 연동되어 배관을 순차적으로 파지함으로써 용접부의 응력분산을 통한 안정된 용접작업을 수행할 수 있고, 배관 용접 시 정확한 파지장치의 제어를 통해 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 파지장치가 배관의 크기에 따라 위치조절이 가능하기 때문에 다양한 크기의 배관을 효율적으로 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 용접설비의 파지장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛이 배관의 상부에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛이 배관의 용접부 주변을 눌러 고정하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 용접설비의 파지장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 배관 용접용 파지장치(1)는 배관(P)의 용접작업 시 배관(P)을 고정하는 것으로, 배관(P)에 접촉되는 파지유닛(10)과, 상기 파지유닛(10)의 동작을 제어하는 제어부(20)를 포함할 수 있다.

상기 파지유닛(10)은 배관(P)을 고정하여 용접작업이 진행될 수 있도록 하는 것으로, 상기 배관(P)이 삽입되는 맨드릴(2)의 상부에 상기 파지유닛(10)이 배치되어 일정 구간의 배관(P)을 고정하거나 고정 해제할 수 있다.

상기 배관(P)의 용접작업 시 상기 맨드릴(2) 및 상기 파지유닛(10)의 하부에 지지유닛(3)이 설치되어 맨드릴(2)과 파지유닛(3)을 지지할 수 있다.

또한, 상기 파지유닛(10)은 용접되는 배관(P)의 상부에 복수개가 설치되어 배관(P)의 용접구간에 따라 배관(P)을 고정할 수 있다. 상기 파지유닛(10)은 배관(P)의 용접 시 용접부위가 벌어지는 것을 방지하기 위하여 배관(P) 용접부위의 양측을 눌러 고정한다.

상기 제어부(20)는 상기 파지유닛(10)의 동작을 제어할 수 있도록 전기적으로 연결되어 배관(P)을 용접하는 용접토치(4)와 파지유닛(10)이 연동됨으로써 용접토치(4)의 이동에 따라 파지유닛(10)이 순차적으로 배관(P)을 파지할 수 있다. 상기 제어부(20)는 상기 용접토치(4)의 이동에 따라 상기 파지유닛(10)이 동작되도록 파지유닛(10)을 제어할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 파지유닛(10)은 상기 용접토치(4)의 이동거리를 계산한 상기 제어부(20)의 신호에 의해 상기 용접토치(4)의 위치를 기준으로 배관(P)의 전방과 후방을 동시에 파지하는 구조이다. 상기 파지유닛(10)이 일정 구간을 갖는 배관(P)의 전방과 후방을 견고히 고정함으로써 균일한 용접이 가능하도록 한다.

상기 파지유닛(10)은 배관(P)의 용접 후, 배관(P)의 냉각이 완료된 시점에서 상기 제어부(20)의 신호에 의해 배관(P)의 파지를 해제하는 구조로서, 상기 파지유닛(10)은 상기 제어부(20)의 신호로 배관(P) 전체에 대해 일정 구간의 배관(P)을 순차적으로 파지하거나 파지를 해제할 수 있다.

즉, 용접이 완료된 후, 배관(P)의 냉각이 완료된 시점에서 상기 파지유닛(10)의 파지상태가 해제된다. 이러한 파지상태의 해제는 배관(P)의 구간별로 순차적으로 진행된다.

상기와 같이 제어부(20)를 통해 상기 파지유닛(10)의 작동을 제어할 수 있고, 상기 용접토치(4)의 위치에 따라 상기 파지유닛(10)이 순차적으로 배관(P)을 파지할 수 있다. 일정한 구간의 배관(P)을 상기 파지유닛(10)을 통해 견고한 상태로 고정함으로써 용접 시 발생하는 용접부위의 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 용접품질이 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛이 배관의 상부에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지유닛이 배관의 용접부 주변을 눌러 고정하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 파지유닛(10)은 용접되는 배관(P)의 양 단부가 서로 접촉되도록 모아주는 것으로, 상기 파지유닛은 지지레일(11)과, 고정대(12), 및 연결부재(13)를 포함할 수 있다.

상기 지지레일(11)은 용접토치(4)를 중심으로 양측에 각각 대칭되게 배치되어 배관의 길이방향을 따라 나란하게 설치된다. 상기 지지레일(11)은 맨드릴(2)의 상부에 각각 설치되어 상기 고정대(12) 및 연결부재(13)가 연결될 수 있다.

상기 고정대(12)는 지지레일(11)의 하부에 설치되어 배관(P)의 용접부 외측을 눌러 용접 시 배관(P)을 고정한다. 상기 고정대(12)는 직접 배관(P)의 양측을 눌러 배관(P)의 양 단부가 서로 접촉되게 한다.

상기 연결부재(13)는 지지레일(11)과 고정대(12) 사이에 설치되어 고정대(12)가 배관(P)을 탄력적으로 눌러 고정하는 것으로, 상기 연결부재(13)를 통해 용접작업 시 배관(P)에서 발생하는 진동을 잡아줄 수 있기 때문에 보다 정밀한 배관 용접작업이 진행될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 파지장치(1)의 파지유닛(10)은 상기 지지레일(11)에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 용접토치(4)의 위치를 파악한 후, 상기 제어부(20)에 신호를 보내는 복수개의 위치감지센서(14)를 더 포함할 수 있다.

상기 위치감지센서(14)가 배관(P)을 따라 이동하는 상기 용접토치(4)의 위치를 감지하여 상기 제어부(20)에 신호를 보내줌으로써 제어부(20)가 상기 파지유닛(10)을 작동시켜 용접되는 배관(P)을 구간별로 잡아줄 수 있다.

또한, 상기 파지유닛(10)은 상기 고정대(12)에 연결 설치되어 배관(P)의 크기에 따라 전진 또는 후진되면서 상기 고정대(12)의 위치를 조절하는 위치조절부재(15)를 더 포함할 수 있다.

상기 위치조절부재(15)를 통해 다양한 크기의 배관(P)을 고정하는 것으로, 대형 배관(P(max))의 경우, 상기 위치조절부재(15)를 후진시켜 상기 고정대(12)와 고정대(12)의 사이 거리를 넓혀준 상태로 배관(P(max))을 고정할 수 있다. 소형 배관(P(min))의 경우, 상기 위치조절부재(15)를 전진시켜 상기 고정대(12)와 고정대(12) 사이의 거리를 좁혀준 상태로 배관(P(min))을 고정할 수 있다.

또한, 상기 파지유닛(10)은 상기 고정대(12)에 연결 설치되고, 유압 모터(16)의 동력으로 신장되어 상기 고정대(12)를 배관(P)에 밀어 고정하는 유압 실린더(17)를 더 포함할 수 있다. 상기 유압 실린더(17)의 동작으로 상기 고정대(12)가 배관(P)에 접촉되어 배관(P)을 누르거나 배관(P)과의 접촉이 해제되어 배관(P)의 파지가 해제될 수 있다.

즉, 상기 파지유닛(10)을 이루는 유압 실린더(17)와 고정대(12)의 동작으로 배관(P)의 양 단부를 눌러 배관(P) 양 단부가 서로 밀착되게 하고, 이 상태에서 상기 용접토치(4)가 배관(P)의 접촉된 부위인 용접부를 지나면서 용접작업을 수행하게 된다.

본 실시예에서, 상기 파지유닛(10)을 구성하는 상기 연결부재(13)는 상기 지지레일(11)에 대해 상기 고정대(12)를 탄력적으로 연결하는 것으로, 상기 연결부재(13)는 상기 지지레일(11)에 연결되는 제1 연결로드(13a)와, 상기 고정대(12)에 연결되는 제2 연결로드(13b), 및 상기 제1 연결로드(13a)와 상기 제2 연결로드(13b)의 사이에 설치되어 상기 고정대(12)를 원위치로 이동시키는 복귀 스프링(13c)을 포함할 수 있다.

상기 유압 실린더(17)의 동작으로 상기 고정대(12)를 눌러 배관(P)을 파지한 후, 용접작업이 마무리되어 배관(P)의 파지를 해제하게 되면, 상기 유압 모터(16)의 동력이 끊어지면서 유압 실린더(17)의 작동이 멈추게 된다. 이에 따라, 상기 복귀 스프링(13c)의 복원력으로 상기 고정대(12)가 원위치로 이동하게 된다.

상기 연결부재(13)의 복귀 스프링(13c)을 통해 배관(P)을 탄력적으로 고정할 수 있기 때문에 배관 용접 시 발생하는 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.

따라서, 상기 파지장치(1)를 통해 배관(P)의 용접 시 배관(P)을 견고한 상태로 고정하여 제작되는 배관(P)의 용접품질을 향상시킬 수 있고, 용접작업 시 발생하는 배관(P)의 진동을 잡아주어 용접불량을 방지할 수 있으며, 상기 파지장치(1)가 용접토치(4)와 연동되어 배관(P)을 순차적으로 파지함으로써 용접부의 응력분산을 통한 안정된 용접작업을 수행할 수 있고, 배관(P) 용접 시 정확한 파지장치(1)의 제어를 통해 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 파지장치(1)가 배관(P)의 크기에 따라 위치조절이 가능하기 때문에 다양한 크기의 배관(P)을 효율적으로 제작할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1: 파지장치 2: 맨드릴
3: 지지유닛 4: 용접토치
10: 파지유닛 11: 지지레일
12: 고정대 13: 연결부재
13a: 제1 연결로드 13b: 제2 연결로드
13c: 복귀 스프링 14: 위치감지센서
15: 위치조절부재 16: 유압 모터
17: 유압 실린더 20: 제어부
P, P(max), P(min): 배관

Claims (4)

1. 배관을 지지하여 용접작업이 진행될 수 있도록 하는 맨드릴의 상부에 배치되어 용접토치가 위치하는 일정 구간의 배관을 고정하거나 고정 해제하는 복수개의 파지유닛; 및 상기 파지유닛의 동작을 제어할 수 있도록 연결되어 배관을 용접하는 용접토치와 상기 파지유닛이 연동됨으로써 상기 용접토치의 이동되는 위치에 따라 상기 파지유닛이 순차적으로 배관을 파지하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 파지유닛은 상기 용접토치를 중심으로 양측에 각각 대칭되게 배치되어 배관의 길이방향을 따라 설치되는 지지레일과, 상기 지지레일의 하부에 설치되어 배관의 용접부 외측을 눌러 용접 시 배관을 고정하는 고정대, 상기 지지레일과 상기 고정대 사이에 설치되어 상기 고정대가 배관을 탄력적으로 눌러줄 수 있도록 하는 연결부재, 및 상기 고정대에 연결 설치되어 배관의 크기에 따라 전진 또는 후진되면서 상기 고정대의 위치를 조절하는 위치조절부재를 포함하며,
   상기 연결부재는 상기 지지레일에 연결되는 제1 연결로드와, 상기 고정대에 연결되는 제2 연결로드, 및 상기 제1 연결로드와 상기 제2 연결로드의 사이에 설치되어 상기 고정대를 원위치로 이동시키는 복귀 스프링을 포함하며,
   상기 복수개의 파지유닛 중, 상기 제어부에 의해 판단된 상기 용접토치의 위치를 기준으로, 상기 용접토치가 위치하는 일정구간에서 상기 용접토치의 바로 앞 전방과 바로 뒤 후방에 위치하는 파지유닛만이 작동되어 상기 배관을 파지하는 것을 특징으로 하는 클래드 배관 용접용 파지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파지유닛은 배관의 용접 후, 배관의 냉각이 완료된 시점에서 상기 제어부의 신호에 의해 배관의 파지를 해제하는 구조의 클래드 배관 용접용 파지장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 파지유닛은 상기 지지레일에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 용접토치의 위치를 파악한 후, 상기 제어부에 신호를 보내는 복수개의 위치감지센서를 더 포함하는 클래드 배관 용접용 파지장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 파지유닛은 상기 고정대에 연결 설치되고, 유압 모터의 동력으로 신장되어 상기 고정대를 배관에 밀어 고정하는 유압 실린더를 더 포함하는 클래드 배관 용접용 파지장치.

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