KR101763849B1 - 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 형태로 제작된 그리퍼의 파지력을 정밀하게 측정할 수 있도록 함으로써 고성능의 해저케이블용 그리퍼 제작이 가능케 한 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치에 관한 것으로서;
프레임 구조로 된 본체와; 파지력 측정용 그리퍼를 고정하는 그리퍼고정부와; 상기 그리퍼의 파지력 측정을 위해 압력을 발생하는 유압장치부와; 일단부가 상기 그리퍼에 파지되는 해저케이블의 끝단부를 잡고, 상기 유압장치부에 의해 이동하면서 상기 해저케이블에 인장력을 가하여 상기 그리퍼의 파지력을 측정하는 측정부를 포함하여 구성하는 것이 특징이다.

Description

해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치{Gripping force measuring device of the gripper for submarine cable}

본 발명은 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태로 제작된 그리퍼의 파지력을 정밀하게 측정할 수 있도록 함으로써 고성능의 해저케이블용 그리퍼 제작이 가능케 한 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치에 관한 것이다.

해저케이블이란, 대륙과 대륙, 육지와 섬 등과 같이 바다를 사이에 두고 격리된 두 지점 사이의 전력 공급이나 전기 통신이 가능하도록 해저에 부설된 전기통신선ㆍ고압전선 등을 말한다.

이러한 해저케이블은 해저에 부설되기 때문에 어업활동이 활발한 지역에서는 선박의 닻이나 어구(漁具) 등에 의해 손상되거나, 해류나 파랑(波浪)에 의한 해풍사태, 해저면과의 마찰 등 자연현상에 의해서 손상되기도 한다.

상기와 같이 해저케이블이 손상되는 경우에는 손상된 해저케이블의 보수작업을 수행하게 되는데, 먼저 해저케이블의 손상 부위를 찾기 위해 육상에서 OTDR(Optical Time-Domain Reflectometer) 또는 TDR(Time-Domain Reflectometer)법으로 해저케이블의 손상 예상 위치를 오차범위 내로 파악한 후, 선박이 해저케이블 손상 예상 위치로 이동하여 해저케이블의 손상 부위를 절단한 후, 절단된 해저케이블을 선박으로 끌어올려 선박에서 해저케이블 절단부의 접속 작업을 수행하게 된다.

이와 같이 수중에서 절단된 해저케이블을 선박으로 끌어올려 선박에서 접속 작업을 수행하기 위해서는 해저케이블을 선박으로 끌어올리는 장비가 필요하게 된다.

따라서 종래에는 그리퍼에 와이어와 유압 라인을 길게 연결하여 그리퍼를 수중으로 내려, 수중에서 절단된 해저케이블의 단부를 파지한 후, 그리퍼에 연결된 와이어를 선박에서 감아 올려서 절단된 해저케이블의 단부를 선박으로 끌어올리게 된다.

공개특허공보 제10-2004-0100442호(2004. 12. 02.) 등록특허공보 제10-0511202호(2005. 08. 31.) 등록특허공보 제10-0504216호(2005. 07. 28) 등록특허공보 제10-1294250호(2013. 08. 07.)

상기와 같이 그리퍼를 이용하여 해저케이블을 해저에서 선박으로 끌어올리는 과정에서 해저에 포설된 해저케이블의 직경이나 무게 및 조류 등에 의해 해저케이블에 작용하는 하중을 그리퍼의 파지력('그립력'이라고도 함)이 충분히 견딜 수 있는지를 확인할 수 있는 방법이나, 장치가 기존에는 없기 때문에 종래에는 해저케이블을 파지하여 견인하는 그리퍼의 개발이 주먹구구식으로 이루어진 실정이다.

따라서 실제 작업 현장에서 그리퍼를 이용해 해저케이블을 선박으로 끌어올리는 과정에서, 그리퍼의 파지력이 과도하여 그리퍼에 의해 파지된 해저케이블의 단부가 손상되는 경우다 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

이처럼 해저에서 견인된 해저케이블의 단부가 손상된 경우에는 손상된 부분을 절단한 후, 절단부를 깔끔하게 마감한 상태에서 접속 작업을 수행해야 하기 때문에 케이블의 절단과 마감에 따른 작업 시간 지연이 불가피하게 된다.

또한, 그리퍼의 파지력이 부족한 경우에는 그리퍼를 이용하여 해저케이블을 해저에서 견인하는 과정에서 해저케이블이 그리퍼에서 이탈함으로써 이탈된 해저케이블의 단부를 다시 찾아서 재차 견인하는데 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 해저케이블을 파지하여 견인하는 그리퍼의 파지력을 정밀하게 측정함으로써 해저에 포설된 해저케이블의 견인시에 해저케이블의 손상을 방지함과 동시에 해저케이블의 안정적인 견인이 가능하도록 해저케이블을 파지하는 그리퍼의 파지력을 정밀하게 측정할 수 있는 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치의 개발이 절실한 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 프레임 구조로 된 본체와; 상기 본체 상부에 고정되는 지지판과, 상기 지지판에 간격 조절 가능케 설치되는 고정판을 구비하여 파지력 측정에 사용되는 해저케이블을 파지하는 파지력 측정용 그리퍼를 고정하는 그리퍼고정부와; 전방으로 피스톤로드가 스트로크 되는 유압실린더와, 상기 유압실린더에 유압을 공급하는 유압장치모듈을 구비하여 그리퍼에 파지된 해저케이블에 길이 방향으로 인장력을 가하는 유압장치부와; 일측에는 유압실린더의 피스톤로드를 연결하고, 타측에는 그리퍼에 파지된 해저케이블의 끝단부를 잡는 견인척을 구비하며, 상기 견인척에는 해저케이블에 길이 방향으로 가해지는 인장력을 측정하는 로드셀을 연결하여 유압장치부에 의해 이동하면서 해저케이블을 파지하는 그리퍼의 파지력을 측정하는 측정부를 포함하여;
간소한 구조를 가지면서도 다양한 직경이 해저케이블에 대응하는 다양한 종류의 그리퍼에 대한 정밀한 파지력 측정이 가능케 되어 그리퍼에 대한 최대부하시험이나 내구성시험 등 그리퍼에 대한 다양한 성능 시험이 가능하게 되므로 고성능의 해저케이블용 그리퍼 제작을 가능하게 하는 목적 달성이 가능하다.

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본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치는 간소한 구조를 가지면서도 다양한 직경이 해저케이블에 대응하는 다양한 종류의 그리퍼에 대한 정밀한 파지력 측정이 가능케 되어 그리퍼에 대한 최대부하시험이나 내구성시험 등 그리퍼에 대한 다양한 성능 시험이 가능케 되고 그로 인해 고성능의 해저케이블용 그리퍼 제작이 가능케 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치의 실시 예에 따른 사시도.
도 2는 본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치의 실시 예에 따른 평면도.
도 3은 본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치의 실시 예에 따른 그리퍼의 파지력 측정 상태 평면도.
도 4는 통상의 해저케이블 견인용 그리퍼를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치는 프레임 구조로 된 본체(100)와; 파지력 측정용 그리퍼(G)를 고정하는 그리퍼고정부(200)와; 상기 그리퍼의 파지력 측정을 위해 압력을 발생하는 유압장치부(300)와; 일단부가 상기 그리퍼(G)에 파지되는 해저케이블(C)의 타단부를 고정하고, 상기 유압장치부(300)에 의해 이동하면서 상기 해저케이블에 인장력을 가하여 상기 그리퍼의 파지력을 측정하는 측정부(400)를 포함하여 구성한다.

상기 본체(100)는 프레임 구조로 되어 상면에 상기 그리퍼고정부(200)와 유압장치부(300) 및 측정부(400)의 개별 설치 및 유지 보수를 위한 개별 탈부착이 가능하도록 다수의 체결공을 구비한 장착부를 소정 위치에 형성한다.

또한, 크레인을 이용한 운반 및 설치면에 견고한 고정이 가능하도록 외측면에 다수의 고정브라켓(102)을 구비하는 것이 바람직하며, 이동이 용이하도록 하부에는 캐스터(도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다.

상기 그리퍼고정부(200)는, 상기 본체(100) 상부에 고정되는 베이스플레이트(201)와; 상기 해저케이블이 통과하는 통공(202a)을 구비하여 상기 베이스플레이트(201) 상면에 일체로 형성되는 지지판(202)과; 상기 베이스플레이트(201) 상부에서 상기 지지판(202)과 간격 조절이 가능케 볼트 너트 결합하는 고정판(203)과; 상기 그리퍼의 견고한 고정이 가능하도록, 그리퍼의 형상에 대응하는 형태로 되어 상기 지지판(202)과 고정판(203)의 내면에 각각 탈부착 가능케 설치되는 고정블록(204)을 포함하여 구성한다.

상기 베이스플레이트(201)는 상기 본체(100) 상면에 탈부착 가능하도록 다수의 설치공을 형성하여 본체(100) 상면의 장착부에 형성된 체결공에 체결볼트로 체결하여 설치한다.

상기 지지판(202)은 상기 베이스플레이트(201)의 상면 일측에 용접하여 일체로 형성함과 동시에 지지판(202) 일면과 베이스플레이트(201) 상면 간에 리브(rib)를 형성하여 지지판(202)의 지지강도를 보강한다.

상기 지지판(202)의 중앙에는 그리퍼의 파지력 측정을 위해서 그리퍼에 일단부가 파지되는 해저케이블이 통과하는 통공(202a)을 형성하되, 다양한 직경의 해저케이블이 통과할 수 있도록 통상적으로 사용되는 해저케이블 중에서 최대 직경을 가진 해저케이블이 통과 가능한 직경을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 고정판(203)은 상기 베이스플레이트(201) 상부에서 상기 지지판(202)과 간격 조절이 가능케 볼트너트 결합된다.

즉, 상기 지지판(202)과 고정판(203)의 네 모서리 부분에는 각각 볼트가 끼워지는 볼트공을 형성하여 지지판(202)과 고정판(203)의 볼트공을 관통하게 끼워지는 체결볼트에 나사부에 너트를 체결함으로써 상기 지지판(202)과 고정판(203)의 간격 조절이 가능하다.

상기 고정블록(204)은 상기 지지판(202)과 고정판(203)의 내면에 각각 탈부착 가능케 볼트로 결합함으로써 지지판(202)과 고정판(203) 사이에서 고정되는 그리퍼를 견고하게 고정한다.

즉, 상기 지지판(202)과 고정판(203) 사이에 그리퍼를 끼운 상태에서 그리퍼의 양 측면에 지지판(202)과 고정판(203)이 각각 밀착되도록 지지판(202)과 고정판(203)의 간격을 좁혀서 볼트 너트 결합할 때, 그리퍼가 상하로 요동하는 것을 방지하기 위하여 그리퍼의 형상에 대응하는 크기의 고정블록(204)을 지지판(202)과 고정판(203) 내면의 상부 또는 하부에 결합함으로써 그리퍼 고정시에 보다 안정적이고 견고한 고정이 가능케 된다.

따라서 상기 고정블록(204)의 크기나 형상은 그리퍼의 형상에 대응하는 다양한 형태로 제작함은 물론이다.

상기 유압장치부(300)는 전방으로 피스톤로드(301a)가 스트로크 되는 유압실린더(301)와, 상기 유압실린더(301)에 유압을 공급하는 유압장치모듈(302)을 포함하여 구성한다.

상기 유압장치모듈(302)은 유압블록, 서보모터, 유압펌프, 유압방향제어밸브 등 상기 유압실린더(301)에 대한 유압의 공급 및 제어를 위해 구성 설치하는 것으로서 이러한 유압장치모듈(302)은 본 발명의 기술 분야에서 주지된바, 유압장치모듈(302)을 구성하는 각 부의 상세 도면이나 구체적인 설명은 생략한다.

상기 측정부(400)는, 일측에 상기 유압실린더(301)의 피스톤로드(301a) 단부를 연결하고, 상기 본체(100) 상부에 양측에 설치된 가이드봉(101)에 양단부가 끼워지고, 상기 피스톤로드(301a)의 스트로크에 의해 전후 슬라이딩하는 가동체(401)를 설치한다.

상기 피스톤로드(301a)가 연결되는 가동체(401)의 타측에는 그리퍼에 일단부가 파지된 해저케이블의 길이 방향으로 작용하는 인장력을 측정하는 로드셀(402)을 설치한다.

상기 로드셀(402)에 인장력을 전달하도록 상기 가동체(401)를 관통하여 로드셀(402)에 결합된 나사봉의 단부에 설치되어 상기 그리퍼에 일단부가 파지된 해저케이블의 끝단부를 잡고 유압실린더(301)에 의하여 당길 수 있는 견인척(403)을 포함하여 구성한다.

상기 가동체(401)는 견고한 강도와 내구성을 가지는 정육면체 금속 블록 형태로 형성하되, 양단부에는 전후로 관통공(202a)을 형성한 가이드부시를 설치하여, 상기 가이드부시가 상기 본체(100) 상부에 전후 방향으로 설치된 한 쌍의 가이드봉(101)에 끼워지게 설치하고, 가동체(401)의 일측에는 상기 유압실린더(301)의 피스톤로드(301a) 단부를 연결함으로써 상기 피스톤로드(301a)의 스트로크에 의해 본체(100)의 전후 방향으로 슬라이딩 작동한다.

이때, 상기 가동체(401)의 전후 슬라이딩이 보다 정밀하고 원활하게 이루어질 수 있도록 본체(100) 상면에는 본체(100)의 전후 방향으로 가이드레일(102)을 설치하고, 가동체(401)의 저면에는 상기 가이드레일(102)에 대응하는 가이드블록(404)을 더 설치할 수 있음은 물론이다.

상기 로드셀(402)은 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서 하중계나 하중센서 또는 힘 센서라고도 불리는데, 변위나 변형을 측정하여 전기신호로 출력하게 된다.

이러한 로드셀(402)은 일반적인 기계 분야에서 주지된바 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 견인척(403)은 상기 그리퍼고정부(200)에 고정된 그리퍼(G)의 파지부(G10)에 일단부가 파지된 해저케이블의 끝단부를 잡아서 상기 유압장치부(300)에서 발생하는 압력에 의해 상기 해저케이블에 작용하는 인장력을 상기 로드셀(402)에 전달하기 위한 것으로서, 상기 해저케이블의 끝단부를 견고하게 잡아서 강한 인장력의 전달이 가능케 함과 동시에 다양한 직경을 가진 해저케이블에 대응 가능하도록 다수의 조(jaw)가 방사형으로 설치되어 동시에 내외향으로 움직이는 공지된 기술의 척(Chuck)을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

이상과 같은 본 발명의 기술이 적용된 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치를 이용한 그리퍼의 파지력 측정 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 그리퍼고정부(200)에 해저케이블 견인에 사용될 그리퍼(G)를 장착하고, 그리퍼의 작동을 위한 유압라인(도시하지 않음)을 그리퍼에 연결한다.

그리퍼(G)의 장착이 완료되면, 그리퍼의 파지력 측정을 위해서 사용할 소정 길이의 해저케이블(C)의 끝단부를 측정부(400)에 구비된 로드셀(402)과 연결된 견인척(403)에 물려 견고하게 고정하고, 상기 견인척(403)에 물려진 해저케이블의 후미는 상기 그리퍼고정부(200)에 장착된 그리퍼(G)의 파지부(G10)에 물린 상태에서 그리퍼에 유압을 공급하여 파지력이 최대가 되게 한다.

그리하여 해저케이블(C)의 끝단부는 견인척(403)에, 견인척(403) 후미 위치의 해제케이블(C)은 그리퍼(G)에 고정된 상태에서 유압장치의 유압장치모듈(302)이 유압실린더(301)에 유압을 공급하여 피스톤로드(301a)에 배출압력이 작용하면서 피스톤로드(301a)의 단부와 결합된 가동체(401)에그리퍼고정부(200)와 이격되는 방향으로 압력이 작용하게 된다.

이때, 상기 가동체(401)에 설치된 견인척(403)에는 해저케이블의 끝단부가 고정되어 있고, 상기 견인척(403) 후미 위치의 해저케이블은 그리퍼(G)의 파지부(G10)에 견고하게 파지된 상태이므로 해저케이블(C)은 그리퍼(G)의 파지부(G10)에서 일측으로 이탈되려는 압력이 작용하게 된다.

따라서 해저케이블(C)을 파지한 그리퍼(G)의 파지부(G10)에 해저케이블이 견고하게 파지된 상태를 유지하는 동안의 파지력이 해저케이블의 끝단부를 잡고 있는 견인척(403)을 통해 로드셀(402)로 전달되어 파지력의 측정이 이루어지게 되고, 유압실린더(301)에 공급되는 유압이 증가함에 따라서 그리퍼(G)의 파지부(G10)에 파지된 해저케이블이 이탈되는 순간의 압력 변화 역시 로드셀(402)로 전달되어 측정됨으로써 측정용 해저케이블(C)에 대한 그리퍼(G)의 최대부하 측정 및 장기간의 반복적인 사용에 따른 내구성 시험 등이 가능케 되어 그리퍼의 성능 시험에 대한 데이터의 구축이 가능하고, 그로 인해 고성능의 해저케이블용 그리퍼 제작이 가능케 되는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

C: 해저케이블 G: 그리퍼
100: 본체 101: 가이드봉
102: 가이드레일 200: 그리퍼고정부
201: 베이스플레이트 202: 지지판
202a: 통공 203: 고정판
204: 고정블록 300: 유압장치부
301: 유압실린더 302: 유압장치모듈
400: 측정부 401: 가동체
402: 로드셀 403: 견인척
404: 가이드블록

Claims (3)

1. 프레임 구조로 된 본체(100)와;
   상기 본체(100) 상부에 고정되는 지지판(202)과, 상기 지지판(202)에 간격 조절 가능케 설치되는 고정판(203)을 구비하여 파지력 측정에 사용되는 해저케이블(C)을 파지하는 파지력 측정용 그리퍼(G)를 고정하는 그리퍼고정부(200)와;
   전방으로 피스톤로드(301a)가 스트로크 되는 유압실린더(301)와, 상기 유압실린더(301)에 유압을 공급하는 유압장치모듈(302)을 구비하여 그리퍼(G)에 파지된 해저케이블(C)에 길이 방향으로 인장력을 가하는 유압장치부(300)와;
   일측에는 유압실린더(301)의 피스톤로드(301a)를 연결하고, 타측에는 그리퍼(G)에 파지된 해저케이블(C)의 끝단부를 잡는 견인척(403)을 구비하며, 상기 견인척(403)에는 해저케이블에 길이 방향으로 가해지는 인장력을 측정하는 로드셀(402)을 연결하여 유압장치부(300)에 의해 이동하면서 해저케이블을 파지하는 그리퍼의 파지력을 측정하는 측정부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치.
2. 제1항에 있어서;
   상기 그리퍼고정부(200)는, 상기 본체(100) 상부에 고정되는 베이스플레이트(201)와;
   상기 해저케이블이 통과하는 통공(202a)을 구비하여 상기 베이스플레이트(201) 상면에 일체로 형성되는 지지판(202)과;
   상기 베이스플레이트(201) 상부에서 상기 지지판(202)과 간격 조절이 가능케 볼트 너트 결합하는 고정판(203)과;
   상기 그리퍼의 견고한 고정이 가능하도록, 그리퍼의 형상에 대응하는 형태로 되어 상기 지지판(202)과 고정판(203)의 내면에 각각 탈부착 가능케 설치되는 고정블록(204)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치.
3. 제1항에 있어서;
   상기 측정부(400)는, 일측에 유압실린더(301)의 피스톤로드(301a) 단부를 연결하고, 상기 본체(100) 상부에 양측에 설치된 가이드봉(101)에 양단부가 끼워지게 설치하여 상기 피스톤로드(301a)의 스트로크에 의해 전후 슬라이딩하는 가동체(401)와;
   상기 피스톤로드(301a)가 연결되는 가동체(401)의 타측 전면에 설치되어 그리퍼에 파지되어 해저케이블의 길이 방향으로 작용하는 인장력을 측정하는 로드셀(402)과;
   상기 로드셀(402)에 인장력을 전달하도록 가동체(401)를 관통하여 로드셀(402)에 결합된 나사봉의 단부에 설치되어 그리퍼에 파지된 해저케이블의 끝단부를 잡아 견인하는 견인척(403)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치.

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