KR101526521B1

KR101526521B1 - 파이프 용접 장치

Info

Publication number: KR101526521B1
Application number: KR1020130043517A
Authority: KR
Inventors: 이학범
Original assignee: (주)녹원
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2015-06-09
Also published as: KR20140125573A

Abstract

본 발명은 파이프의 용접을 자동화시킬 수 있는 파이프 용접장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 장치는, 파이프(a)의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 파이프 콜렉트척(12)과; 상기 파이프와 동심을 가지도록, 엘보(b)의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 엘보 콜렉트척(14); 그리고 상기 파이프 콜렉트척과 엘보 콜렉트척을 서로 연결하여 같이 회전할 수 있도록 지지하는 연동바아(22)를 포함한다. 그리고 파이프와 엘보의 연결부분을 서로 연결하는 용접을 수행하는 용접토치(30)가 구비되어 있다. 모터(M)는 파이프(a) 또는 파이프 콜렉트척(12)의 어느 하나를 회전시킴으로써, 파이프와 엘보가 같이 회전하도록 하고, 회전시 용접토치는 파이프와 엘보의 연결부분에 용접을 실시한다.

Description

파이프 용접 장치{Welding device for pipes}

본 발명은 파이프 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두개의 관체(pipe)를 회전시키면서 자동으로 용접이 가능하도록 구성되는 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 파이프와 파이프 사이의 용접 또는 파이프와 엘보 파이프를 용접으로 연결하는 경우에는, 먼저 가용접을 통하여 용접 대상인 두개의 관체의 몇군데를 연결한 후에 실질적인 용접을 수행하여 연결하는 것이 일반적이라고 할 수 있다. 그러나 이와 같은 종래의 용접 방법은 수작업으로 수행할 뿐만 아니라 가용접이라는 절차를 거치기 때문에 대량 생산에 불리함은 두말할 필요가 없을 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동으로 파이프와 같은 관체를 연결할 수 있는 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명에 의한 파이프 용접장치는, 파이프의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 파이프 콜렉트척과; 상기 파이프와 동심을 가지도록, 엘보의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 엘보 콜렉트척; 상기 파이프 콜렉트척과 엘보 콜렉트척을 서로 연결하여 같이 회전할 수 있도록 지지하는 연동수단; 파이프와 엘보의 연결부분을 서로 연결하는 용접을 수행하는 용접수단; 그리고 파이프 콜렉트척 또는 파이프를 회전시킴으로써, 파이프 콜렉트척 및 엘보 콜렉트척을 파이프 및 엘보와 같이 연동 회전시키는 구동수단을 포함하여 구성된다.

실시예에 의하면, 파이프가 파이프 콜렉트척에 클램핑될 때, 파이프의 선단의 위치를 안내하거나 결정할 수 있도록 파이프콜렉트척에 구비되는 스토퍼가이드를 더 포함하고 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 파이프와 엘보 사이의 간격을 정할 수 있도록, 파이프와 엘보 사이와, 파이프의 외측으로 이동 가능한 갭라이너를 더 포함하여 구성된다.

그리고 상기 구동수단에 대한 실시예에 의하면, 파이프의 후단부에 클램핑된 콜렉트척을 회전시키는 모터로 구성된다.

상기 구동수단에 대한 다른 실시예에 의하면, 구동모터와 상기 구동모터의 회전력을 파이프 콜렉트척에 전달하는 전달수단으로 구성된다.

그리고 상기 연동수단에 대한 실시예에 의하면, 파이프 콜렉트척과 엘보 콜렉트척을 서로 연결시키는 연결바아로 구성된다. 그리고 다른 실시예에 의하면, 연결바아는, 파이프콜렉트척에 내장된 공압실린더에 의하여 직선 왕복운동하면서 엘보 콜렉트척과 연결되거나 연결이 해제되도록 구성되고 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 파이프와 엘보를 같이 회전시키면서 용접을 수행할 수 있는 자동화장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같은 자동화 장치에 의하여, 제품의 생산시 비용 및 효율의 측면에서 더욱 좋은 효과를 가질 수 있음은 당연할 것으로 기대된다.

그리고 본 발명에 의하면, 파이프와 엘보를 하나의 모터를 이용하여 같이 회전시키도록 구성함으로써, 전체적인 장치의 부피를 소형화시킬 수 있음과 동시에 원가를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 의한 용접장치의 기본 구성을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 용접장치의 스토퍼가이드의 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 용접장치의 회전장치의 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 용접장치의 연동장치의 예시도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 용접장치는 파이프(a)와 엘보(b)를 서로 용접하기 위한 장치라고 할 수 있다. 파이프(a)와 엘보(b)는 원통상으로 형성되고 동일한 치수의 단부를 가지고 있다.

하나의 원통상 관체인 파이프(a)는 파이프 콜렉트척(collect chuck)(12)에 의하여 클램핑된다. 여기서 콜렉트척(12)은, 선반 등과 같은 공작기계에서 널리 사용되는 것으로 중앙에 형성된 구멍을 통하여 파이프(a)가 삽입된 후, 원호상으로 배열되고 통상 세 개로 구성되는 죠(jaw)(13)가 파이프의 외경에 접촉하면서 파이프를 클램핑하는 장치이다. 이러한 콜렉트척(12) 자체의 구성은 공지된 것이어서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 파이프 콜렉트척(12)이 파이프(a)를 클램핑하는 경우, 상기 콜렉트척(12)의 우측에 설치되어 있는 스토퍼가이드(26)을 이용하여 정해진 위치까지 파이프(a)를 삽입시킨다. 예를 들어 스토퍼가이드(26)를 도 1에 도시한 바와 같이 정해진 길이를 가지는 것으로 구성하는 경우에는, 작업자가 상기 스토퍼가이드(26)의 선단과 일치하도록 파이프(a)를 콜렉트척(12) 내부로 삽입한 후 고정한다.

상기 스토퍼가이드(26)에 대한 다른 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도시한 실시예에서는 스토퍼가이드(26)의 단부가 직각으로 벤딩된 스토퍼(26a)가 형성되어 있다. 따라서 이러한 실시예의 스토퍼가이드(26)를 이용하는 경우에는, 파이프(a)의 단부가 상기 스토퍼(26a)에 접촉할 때까지, 파이프(a)를 콜렉트척(12) 내부에 삽입한 후, 파이프(a)가 클램핑되도록 할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에 있어서 상기 스토퍼가이드(26)은 화살표로 도시한 바와 같이 그 축을 중심으로 회동할 수 있도록 구성해야 하고, 실제 용접이 수행될 때는, 상기 스토퍼가이드(26)를 회동시켜서 스토퍼(26a)가 파이프(a)의 반대측을 향하도록 해야 할 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 파이프(a)와 용접하기 위한 엘보(b)는 엘보 콜렉트척(14)에 의하여 클램핑된다. 상기 엘보(b)를 클램핑하기 위한 엘보 콜렉트척(14)의 구성도 상술한 바와 같은 구성을 가지는 것이고 공지된 것이어서 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 콜렉트척(12,14)는 완전히 동심을 가지도록 배치되어 있어서, 상기 콜렉트척(12,14)에 의하여 클램핑되는 파이프(a)와 엘보(b)는 실질적으로 그 단부가 완전히 일치되는 상태로 클램핑되어 있다.

그리고 후술하는 바와 같이 본 발명에 의하면, 상기 파이프(a) 및 엘보(b), 그리고 상기 콜렉트척(12,14)는 같이 회전하면서 용접이 진행된다. 본 발명에 의하면, 연결 파이프(a)는 콜렉트척(12)에, 엘보(b)는 콜렉트척(14)에 각각 클램핑되어 있다. 그리고 파이프(a)와 엘보(b)는 같이 회전하면서 용접이 진행되어야 하기 때문에, 본 발명에 의하면 상기 파이프 콜렉트척(12)과 엘보 콜렉트척(14)을 서로 연동시키기 위한 연동수단이 필요하다.

본 발명에 의하면, 상기 파이프 콜렉트척(12)과 엘보 콜렉트척(14) 사이에는 연동바아(22)가 설치되어 있다. 상기 연동바아(22)에 의하여 파이프콜렉트척(12)이 회전하면 엘보 콜렉트척(14)도 같이 회전하게 되는 것은 당연하고, 이때 파이프 콜렉트척(12)과 엘보 콜렉트척(14)의 회전속도는 완전히 동일함도 당연하다. 그리고 이와 같이 연동바아(22)를 이용하여 콜렉트척(12,14)를 같이 회전시키게 되면, 실질적으로 하나의 모터를 이용하여, 한 쌍의 콜렉트척(12,14)를 동시에 회전시킬 수 있게 되기 때문에, 용접 장치의 전체적인 구성에서 부품수가 감소하고 제조원가도 다운시킬 수 있게 될 것이다.

상기 연동바아(22)는 사용자가 수작업으로, 콜렉트척(12,14)의 대응부분에 형성된 구멍에 결합시키도록 하는 것도 가능하다. 이때 상기 연동바아(22)는, 예를 들면 상기 파이프 콜렉트척(12)의 내부로 수납시킨 후, 이를 빼내어서 엘보 콜렉트척(12)의 해당 구멍에 삽입하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

그리고 도 4에는 다른 실시예에 의한 연동바아(22)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연동바아(22)는 유압 또는 공압에 의하여 피스톤로드가 동작(왕복이동)하는 유체실린더장치(AC)에 의하여 동작하도록 구성되어 있고, 유체실린더장치(AC)는 일측의 콜렉트척(12)에 설치하고 있다. 예를 들면 상기 유체실린더장치(AC)는 공압실린더로 구성할 수 있을 것이고, 상기 연동바아(22)는 공압실린더의 피스톤로드로 구성할 수 있을 것이다. 이와 같이 구성하게 되면, 상기 유체실린더장치(AC)를 구동시키는 것에 의하여, 상기 연동바아(22)는 엘보 콜렉트척(14)의 구멍속으로 결합되어, 상기 파이프 콜렉트척(12)과 엘보 콜렉트척(14)을 연동시킬 수 있게 될 것이다.

엘보(b)가 엘보 콜렉트척(14)에 의하여 클램핑되기 전, 엘보(b)와 파이프(a) 사이에는 간격이 일정하도록 조절되는 것이 바람직하다. 즉, 용접, 예를 들면 티그(TIG)용접에 의하여 일체화되는 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 간격을 일정하게 조절되는 것이 바람직하고, 이렇게 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 간격이 일정하게 정해진 이후에 엘보(b)가 콜렉트척(14)에 의하여 클램핑되는 것이 바람직하다. 이와 같이 용접되는 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 간격은, 용접되는 대상물인 파이프 및 엘보의 규격과 용접시 인가되는 전류의 크기 등과 관련되는 것이라고 할 수 있어서, 용접장치, 파이프 및 엘보의 각각의 규격에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에서는 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 간격을 일정하게 하기 위하여, 갭라이너(20)을 사용하고 있다. 상기 갭라이너(20)의 단부(20a)가 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 단부에 삽입됨으로써, 그 사이의 간격을 일정하게 유지한 상태로 엘보(b)를 클램핑하여 고정시킬 수 있다.

이와 같은 갭라이너(20)도 소정의 두께를 가지는 부재를 이용하여 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 간격을 조절하는 것도 가능하지만, 상술한 바와 같이 공압실린더를 사용하고, 그 피스톤로드의 단부를 일정한 두께(요구되는 두께)를 가지도록 캡라이너(20)로 사용하는 것도 바람직할 것이다. 이와 같이 공압실린더를 이용하여 갭라이너를 구성하는 경우, 공압실린더는 용접장치의 프레임 등에 고정되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

그리고 상기 파이프(a)와 엘보(b) 사이의 용접부위에 인접한 부분에는 용접토치(torch)(30)가 설치되어 있는데, 예를 들면 본 발명의 용접장치의 프레임 등에 설치될 수 있다. 이러한 용접 토치(30)는 용접의 형태에 따라서 적절한 토치를 이용할 수 있을 것으로, 예를 들면 티그(TIG)용접, CO2 용접 등을 위한 각각의 토치를 사용할 수 있을 것이다. 그리고 도시는 생략하고 있지만, 상기 용접 토치(30)의 부근에는 용접부분에 공급되어야 하는 용접 와이어가 공급되어야 할 것임은 당연하다.

다음에는 회전장치에 대하여 살펴보기로 한다. 파이프(a)와 엘보(b)는 같이 회전하면서 용접이 진행되어야 한다. 즉 상기 용접 토치(30)는 고정된 상태이기 때문에, 파이프(a) 및 엘보(b)는 정속으로 회전하면서 용접토치(30)에 의하여 용접이 진행된다. 이러한 회전은 파이프(a) 또는 파이프 콜렉트척(12)의 어느 하나를 회전시키는 것에 의하여 진행될 수 있다.

예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 구동모터(M)를 별도의 콜렉트척(40)에 연결시켜, 콜렉트척(40)이 회전될 수 있도록 한다. 그리고 상기 콜렉트척(40)에는 파이프(a)의 후단부가 클램핑되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 모터(M)의 회전력이 파이프(a)로 전달되어 회전할 수 있게 된다. 그리고 파이프(a)의 회전력은 콜렉트척(12)을 회전시키게 되고, 연동바아(22)에 의하여 엘보 콜렉트척(14)도 같이 회전하게 되어, 결국 엘보(b)도 회전하게 될 것이다. 그리고 이렇게 회전하는 동안에 상기 용접토치(30)는 공급되는 와이어를 이용하여 파이프(a)와 엘보(b)를 일체로 연결할 수 있게 된다.

상기 파이프 콜렉트척(12)과 엘보 콜렉트척(14)은 연동바아(22)에 의하여 서로 연결되어 있고, 파이프(a) 및 엘보(b)는 각각 콜렉트척(12,14)에 의하여 클램핑되어 있음은 상술한 바와 같다. 따라서 파이프(a) 또는 파이프콜렉트척(12) 중의 어느 하나만을 회전시키면, 엘보(b) 및 엘보 콜렉트척(14)도 같이 회전하게 되는 것은 당연하다.

따라서 도 3에 도시한 실시예에서와 같이 파이프(a)를 회전시키는 것도 가능하지만, 파이프 콜렉트척(12)을 회전시키는 것도 가능하다. 예를 들면 모터(M)의 회전력을 벨트를 이용하여 상기 파이프 콜렉트척(12)을 회전시키도록 구성하는 것도 가능할 것이다. 또는 모터에 의하여 회전하는 구동롤러를 상기 파이프 콜렉트척의 외주면에 접촉시켜서, 파이프 콜렉트척을 회전시키도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

이와 같이 파이프(a) 또는 파이프 콜렉트척(12)을 회전시키는 실시예에 대해서는 여러 가지 많은 변형이 가능함은 물론이다. 즉 구동모터의 회전력을 이용하여 파이프(a) 또는 파이프 콜렉트척(12)을 회전시키는 범위 내에서, 본 발명에 대한 다양한 실시예가 가능할 것임은 당업자에게 자명하다고 할 수 있다. 그 외에도 엘보(b) 또는 엘보 콜렉트척을 회전시키는 것도 가능할 것임도 자명하다고 할 수 있다.

다음에는 본 발명의 장치를 이용하여 실제 용접을 하는 경우, 조작 순서에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저 용접하고자 하는 파이프(a)를 파이프 콜렉트척(12)에 고정시킨다. 이때 파이프(a)의 단부를 스토퍼가이드(26)를 이용하여 일정한 위치에서 파이프 콜렉트척(12)에 고정시킨다. 엘보(b)를 엘보 콜렉트척(14)을 이용하여 고정시키는데, 이때 파이프(a)의 선단과 엘보(b)의 선단 사이에 갭라이너(20)를 이용하여 그 사이의 간격이 일정하도록 한다.

그리고 파이프(a)와 엘보(b)가 고정되면 갭라이너(20)를 후퇴시켜 제거하고, 연동바아(22)를 이용하여 콜렉트척(12,14)을 서로 연결시킨다. 다음에는 구동모터(M)를 구동시키는 것에 의하여, 파이프(a) 또는 파이프콜렉트척(12)을 회전구동시킨다. 이때 상기 파이프(a)는 엘보(b)와 같이 회전하게 되고, 이러한 회전시 용접토치를 통하여 용접을 진행하게 된다. 그리고 파이프(a) 및 엘보(b)가 180도 회전하고 나면, 실질적으로 파이프(a)와 엘보(b)의 용접이 완료된다고 할 수 있다.

이와 같이 용접이 완료되면, 연동바아(22)를 엘보 콜렉트척(14)에서 분리하고, 파이프(a) 및 엘보(b)를 각각의 콜렉트척(12,14)에서 분리함으로써, 완성된 제품을 용접장치에서 빼낼 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 연결바아를 이용하여 한 쌍의 콜렉트척(12,14)를 연동시키면서 구동할 수 있어서 하나의 모터로 파이프를 서로 연결하는 용접을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

12 ..... 파이프 콜렉트척
13 ..... 죠
14 ..... 엘보 콜렉트척
20 ..... 갭라이너
22 ..... 연동바아
26 ..... 스토퍼가이드
30 ..... 용접토치

Claims

파이프의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 파이프 콜렉트척과;
상기 파이프와 동심을 가지도록, 엘보의 외측면을 클램핑하여 고정할 수 있는 엘보 콜렉트척;
상기 파이프 콜렉트척과 엘보 콜렉트척을 서로 연결하여 같이 회전할 수 있도록 지지하는 연동수단;
파이프와 엘보의 연결부분을 서로 연결하는 용접을 수행하는 용접수단; 그리고
파이프 콜렉트척 또는 파이프를 회전시킴으로써, 파이프 콜렉트척 및 엘보 콜렉트척을 파이프 및 엘보와 같이 연동 회전시키는 구동수단을 포함하고;
상기 연동수단은, 파이프 콜렉트척에 내장되는 공압실린더와, 상기 공압실린더에 의하여 직선 왕복 운동하면서 파이프 콜렉트척과 엘보 콜렉트척을 서로 연결시키는 연결바아로 구성되는 파이프 용접장치.
제 1 항에 있어서, 파이프가 파이프 콜렉트척에 클램핑될 때, 파이프의 선단의 위치를 안내하거나 결정할 수 있도록 파이프콜렉트척에 구비되는 스토퍼가이드를 더 포함하여 구성되는 파이프 용접장치.
제 1 항에 있어서, 파이프와 엘보 사이의 간격을 정할 수 있도록, 파이프와 엘보 사이와, 파이프의 외측으로 이동 가능한 갭라이너를 더 포함하여 구성되는 파이프 용접장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동수단은, 파이프의 후단부에 클램핑된 콜렉트척을 회전시키는 모터로 구성되는 파이프 용접장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동수단은, 구동모터와 상기 구동모터의 회전력을 파이프 콜렉트척에 전달하는 전달수단으로 구성되는 파이프 용접장치.
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