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KR20240037537A - 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치 - Google Patents

파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치 Download PDF

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Publication number
KR20240037537A
KR20240037537A KR1020220116164A KR20220116164A KR20240037537A KR 20240037537 A KR20240037537 A KR 20240037537A KR 1020220116164 A KR1020220116164 A KR 1020220116164A KR 20220116164 A KR20220116164 A KR 20220116164A KR 20240037537 A KR20240037537 A KR 20240037537A
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KR
South Korea
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pipe
clamp body
clamp arm
pipes
clamp
Prior art date
Application number
KR1020220116164A
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Inventor
이명복
Original Assignee
주식회사다울피피티
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Publication date
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Abstract

본 발명은 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치에 관한 것으로, 내측으로 평탄면이 형성되고 외측으로 원호가 형성된 클램프 몸체와, 상기 클램프 몸체의 양끝단에 일단이 제각기 힌지 체결되며 외측으로 원호가 형성되고 상기 힌지를 중심으로 피벗하는 클램프 암과, 상기 클램프 몸체의 평탄면에 고정되며 동력을 전달받아 로드가 직선이동하는 액추에이터 및 상기 액추에이터의 로드와 상기 클램프 암의 타단과 제각기 힌지 체결되는 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치가 개시된다.

Description

파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치{Clamping device for butt welding of pipes}
본 발명은 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치에 관한 것으로, 두 파이프의 맞대기 용접시 파이프 간의 중심을 신속하고 정확하게 정렬시켜 용접을 위한 준비 시간을 단축시키며 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 배관 플랜트 설비 그리고 반도체 설비 등에는 대·중·소 구경의 파이프(pipe)가 널리 사용된다. 파이프는 설비의 핏줄과 같이 모든 설비에 필요한 물(water), 에어(air), 가스(gas) 및 특수 물질의 보호 기능을 비롯하여 물과 공기의 유동 유로 등 다양한 기능을 가지고 곳곳에 활용된다.
이와 같은 파이프는 일정한 길이를 가지고 공장에서 미리 제작된 것이 일반적이어서 길이가 긴 장소에 적용하거나 굽은 장소에 적용하려면 여러 개의 직선형 혹은 곡선형 파이프를 서로 이어 용접(weld)해야 한다.
두 개의 파이프를 연결하는 맞대기 용접의 경우 두 파이프의 용접 공정 전 용접 품질을 확보하기 위하여 파이프 간의 단차 및 갭(간격) 등을 맞추는 정렬작업(얼라인먼트)이 필수로 선행 되어야 하는데, 대부분의 경우 용접대상의 제1파이프 및 제2파이프를 일정한 고임목 위에 올려두고 기존의 일반적인 지그를 사용하여 제1파이프 및 제2파이프의 단부 4방향을 육안으로 확인하면서 밀리미터(㎜) 단위로 조금씩 반복 조절하며 진행하는 것이 일반적이다.
그러나, 상기와 같이 작업자가 기존의 일반적인 지그를 사용하여 육안으로 확인하면서 정렬 및 갭(간격) 조절을 진행할 경우 기본적으로 소요되는 시간과 더불어 작업자의 숙련 정도에 따라서 추가로 소요되는 시간에 차이가 많이 생기게 되어 작업시간 지연으로 인한 로스(loss)가 발생하게 된다.
또한, 일반적인 지그의 구조적인 영향으로 파이프 표면의 손상이 불가피하여 품질 결함이 발생될 우려가 있으며 정렬의 불균형으로 인해 용접 결함이 발생될 소지가 높은 문제점이 있다.
따라서, 두 파이프의 맞대기 용접작업을 위한 정렬작업은 두 파이프 간의 갭(간격)을 일정하게 유지해야 하고, 또한 용접할 두 파이프의 높낮이 단차가 발생되지 않도록 정확한 동심원을 유지한 상태에서 용접 작업이 진행되어야 한다.
이를 위해, 종래에는 두 파이프 간의 단차 정렬 및 일정 간격 유지를 위하여 두 파이프의 마주보는 양측 끝단에 기존의 일반적인 지그를 설치하고 수공구를 이용함으로써 양측 파이프 간의 단차 및 갭이 조정되도록 하였으나 이는 숙련된 작업자가 아닌 경우 정확히 맞추기 어려운 문제가 있으며, 숙련된 작업자라 할지라도 많은 시간을 소요하게 되고 구조적 영향과 고중량으로 인해서 설치 및 해체 시 작업자의 안전을 위협하는 문제점이 있다.
KR 10-2021-0120818 A (2021.10.07)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두 파이프의 맞대기 용접시 파이프 간의 중심을 신속하고 정확하게 정렬시켜 용접을 위한 준비 시간을 단축시키며 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 내측으로 평탄면이 형성되고 외측으로 원호가 형성된 클램프 몸체와, 상기 클램프 몸체의 양끝단에 일단이 제각기 힌지 체결되며 외측으로 원호가 형성되고 상기 힌지를 중심으로 피벗하는 클램프 암과, 상기 클램프 몸체의 평탄면에 고정되며 동력을 전달받아 로드가 직선이동하는 액추에이터 및 상기 액추에이터의 로드와 상기 클램프 암의 타단과 제각기 힌지 체결되는 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 클림프 몸체 및 클램프 암의 외측에 형성된 원호는 파이프의 내측 원호와 동일한 곡율을 갖거나 이보다 작은 곡율을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 외측에 제각기 완충부재가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 정면과 배면에 제각기 마련되는 가이드 휠을 더 포함하고, 상기 가이드 휠은 맞대기 용접할 파이프 내측에 상기 클램프 몸체 및 클램프 암이 삽입되었을 때 상기 파이프 내측과 접촉한 상태로 회전하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드 휠은 구동모터의 회전축과 연결되어 동력을 제공받아 회전하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 클램프 몸체 및 클램프 암과 제각기 힌지 체결되며 상기 클램프 암이 상기 로드의 직선이동에 따라 벌어질 때 파이프의 내측을 압박하는 압박부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압박부는 상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 정면과 배면의 일부를 감싸 힌지 체결되는 러그 및 상기 러그와 일체로 형성되고 상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 외측에 위치하는 접촉부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파이프의 내측과 마주하는 상기 접촉부의 외측은 원호를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접촉부의 외측에 형성된 원호는 상기 파이프의 내측 원호와 동일한 곡율을 갖거나 이보다 작은 곡율을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접촉부는 외측에 완충부재가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압박부는 상기 러그를 중심으로 상기 접촉부의 양측으로 탄성부재가 마련되고, 상기 탄성부재는 제각기 상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 외측에 지지되어 탄성복원력이 발휘되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치에 의하면, 클램프 암의 타단이 벌어지는 것에 의해 클램프 몸체와 클램프 암의 외측이 맞대기 용접할 파이프 내측을 압박하게 되게 되면서 파이프 간의 갭을 일정하게 유지시키고 동심원을 일치시켜 두 파이프의 중심을 신속하고 정확하게 정렬시켜 용접을 위한 준비 시간을 단축시키며 이렇게 파이프가 정렬된 상태로 용접을 실시하게 되므로 용접의 품질을 향상시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제1실시예를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 작동을 나타낸 정면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제2실시예를 나타낸 정면도 및 측면도이다.
도 5 및 도 6은 제1실시예와 제2실시예에 의한 파이프 내측면의 접촉 면적을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제3실시예를 나타낸 확대도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제1실시예를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 작동을 나타낸 정면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치는 맞대기 용접할 파이프의 내측에 삽입되는 클램프 몸체(100), 상기 클램프 몸체(100)의 양끝단에 힌지(110) 체결되는 클램프 암(200), 클램프 몸체(100)에 고정되며 로드(310)가 직선이동하는 액추에이터(300), 클램프 암(200)과 액추에이터(300)의 로드(310)를 힌지(310)(410) 체결하는 링크(400)로 구성되어 액추에이터(300)가 작동하는 것에 의해 클램프 암(200)이 파이프(P)의 내측을 향해 벌어지면서 맞대기 용접할 파이프(P)의 내측을 압박하여 파이프(P) 간의 갭을 일정하게 유지시키고 동심원을 일치시키게 된다.
부연하자면, 클램프 몸체(100)는 내측으로 평탄면(101)이 형성되고 외측으로 원호가 형성된 플레이트의 형상으로 이루어지는데, 이러한 클램프 몸체(100)는 맞대기 용접할 두 파이프(P)가 마주하는 부분의 내측에 위치하게 된다.
그리고, 클램프 몸체(100)의 양끝단은 클램프 암(200)이 힌지(110) 체결되는데, 클램프 암(200)은 외측으로 원호를 형성한 플레이트의 형상을 갖고 일단이 클램프 몸체(100)의 끝단과 힌지(110) 체결되어 힌지(110)를 중심으로 클램프 몸체(100)의 끝단에서 피벗하게 된다.
이와 같이, 힌지(110)를 중심으로 피벗하게 되는 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측에 형성된 원호는 파이프(P)의 내측 원호와 동일한 곡율을 갖거나 이보다 작은 곡율을 갖게 되어 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)이 맞대기 용접할 파이프(P)의 내측에 삽입되어 클램프 암(200)이 피벗되었을 때 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측이 파이프(P) 내측면과 접촉 면적을 극대화시키게 된다.
한편, 클램프 몸체(100)의 평탄면(101)에는 동력을 전달받아 로드(310)가 직선이동하는 액추에이터(300)가 설치되는데, 액추에이터(300)는 공압 또는 유압에 의해 로드(310)가 직선이동하게 된다.
링크(400)는 액추에이터(300)의 로드(310)와 클램프 암(200)의 타단과 제각기 힌지(210)(410) 체결된다. 이렇게 링크(400)가 액추에이터(300)의 로드(310)와 클램프 암(200)의 타단을 힌지(210)(410) 체결되면 액추에이터(300)가 작동하는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 로드(310)가 직선이동하게 되면서 링크(400)가 클램프 암(200)의 타단을 밀게 되고 클램프 몸체(100)의 끝단과 힌지(110) 체결된 클램프 암(200)의 일단을 중심으로 클램프 암(200)의 타단이 외측으로 벌어지는 피벗을 하게 된다.
이렇게, 클램프 암(200)의 타단이 벌어지는 것에 의해 클램프 몸체(100)와 클램프 암(200)의 외측이 맞대기 용접할 파이프(P) 내측을 압박하게 되게 되면서 파이프(P) 간의 갭을 일정하게 유지시키고 동심원을 일치시켜 두 파이프(P)의 중심을 신속하고 정확하게 정렬시켜 용접을 위한 준비 시간을 단축시키며 이렇게 파이프(P)가 정렬된 상태로 용접을 실시하게 되므로 용접의 품질을 향상시키게 된다.
한편, 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측에 제각기 완충부재가 마련될 수 있다. 완충부재는 고무와 같은 재질로 이루어져 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측면을 따라 부착된다.
이렇게 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측면에 완충부재가 마련되면 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측이 맞대기 용접할 파이프(P)의 내측을 압박하게 될 때 파이프(P) 내측에 흠집을 발생시키는 것을 방지할 수 있어 유체가 파이프(P)를 따라 흐를 때 유체의 흐름을 방해하지 않을 뿐만 아니라 파이프(P)의 크랙을 방지하게 된다.
또한, 완충부재에 의해 마찰력이 증가하기 때문에 견고한 상태로 두 파이프(P) 간의 정렬을 견고히 지지할 수 있어 맞대기 용접 시 두 파이프(P) 간의 정렬이 흐트러져 발생하는 용접 불량을 방지할 수 있다.
한편, 맞대기 용접할 두 파이프(P)가 마주하는 부분의 내측에 클램프 몸체(100)가 위치할 수 있도록 클램프 몸체(100)를 파이프(P) 내측에 삽입할 때 클램프 몸체(100)의 이동을 원활히 하도록 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)에 가이드 휠이 마련될 수 있다. 이를 도 3 및 도 4에 의거하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제2실시예를 나타낸 정면도 및 측면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 정면과 배면에 제각기 가이드 휠(500)이 마련된다. 이러한 가이드 휠(500)은 맞대기 용접할 파이프(P) 내측에 상기 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)이 삽입되었을 때 상기 파이프(P) 내측과 접촉한 상태로 회전하도록 구성된다.
이를 위해, 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 정면과 배면에 제각기 휠 브라켓(600)이 고정되고, 상기 휠 브라켓(600)에 가이드 휠(500)이 설치되어 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)이 파이프(P) 내측에 삽입되어 맞대기 용접할 두 파이프(P)가 마주하는 부분으로 이동할 때 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 이동을 용이하게 한다.
이때, 가이드 휠(500)은 구동모터의 회전축과 연결되어 구동모터로부터 제공받은 동력에 의해 가이드 휠(500)이 회전하도록 구성될 수도 있다. 이렇게 가이드 휠(500)이 구동모터에 의해 회전되는 구성을 갖게 되면 파이프(P)의 길이가 긴 경우 구동모터로부터 제공되는 동력에 의해 가이드 휠(500)이 회전하여 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 이동을 용이하게 할 수 있다.
한편, 클램프 암(200)이 클램프 몸체(100)로부터 피벗되어 파이프(P)의 내측으로 벌어질 때 파이프(P)의 내측으로 가해지는 압박되는 힘이 파이프(P) 내측면을 따라 균등하게 전달되어 파이프(P) 간의 정렬이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있게 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)에는 제각기 압박부(700)가 마련될 수 있다.
즉, 압박부(700)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)과 제각기 힌지(730) 체결되며 클램프 암(200)이 로드(310)의 직선이동에 따라 벌어질 때 파이프(P)의 내측을 압박하게 된다.
이러한 압박부(700)는 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 정면과 배면의 일부를 감싸 힌지(730) 체결되는 러그(710) 및 상기 러그(710)와 일체로 형성되고 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측에 위치하는 접촉부(720)로 구성된다.
이때, 파이프(P)의 내측과 마주하는 접촉부(720)의 외측은 원호를 형성게 되는데, 바람직하게 접촉부(720)의 외측에 형성되는 원호는 파이프(P)의 내측 원호와 동일한 곡율을 갖거나 이보다 작은 곡율을 갖는다.
상기와 같이, 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측에서 피벗하는 압박부(700)가 마련되면 도 6에 도시된 바와 같이 클램프 암(200)이 파이프(P) 내측으로 벌어질 때 압박부(700)의 접촉부(720)가 파이프(P) 내측에 대응하여 피벗되면서 파이프(P) 내측과 접촉부(720)의 접촉 면적이 증가하고, 이에 따라 파이프(P)의 내측으로 가해지는 압박되는 힘이 파이프(P) 내측 전체에 균등하게 전달되어 파이프(P) 간의 정렬이 신속하고 정확하게 이루어진다.
즉, 제2실시예에 따른 압박부(700)가 마련된 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)은 도 5에 도시된 제1실시예에서 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)이 파이프(P) 내측에 접촉된 상태보다 접촉부(720)로 인한 파이프(P) 내측의 접촉 면적이 증가하게 되면서 파이프(P)의 내측으로 가해지는 압박되는 힘이 파이프(P) 내측 전체에 균등하게 전달되어 파이프(P) 간의 정렬이 신속하고 정확하게 이루어진다.
한편, 접촉부(720)는 외측에 완충부재가 마련될 수 있다. 이때, 접촉부(720)의 외측에 마련되는 완충부재는 고무와 같은 재질로 이루어져 접촉부(720)의 외측면을 따라 부착된다.
이렇게 접촉부(720)의 외측면에 완충부재가 마련되면 접촉부(720)의 외측이 맞대기 용접할 파이프(P)의 내측을 압박하게 될 때 파이프(P) 내측에 흠집을 발생시키는 것을 방지할 수 있어 유체가 파이프(P)를 따라 흐를 때 유체의 흐름을 방해하지 않을 뿐만 아니라 파이프(P)의 크랙을 방지하게 되고, 접촉부(720)의 완충부재에 의한 마찰력에 의해 두 파이프(P) 간의 정렬을 견고히 지지할 수 있어 맞대기 용접 시 두 파이프(P) 간의 정렬이 흐트러져 발생하는 용접 불량을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치는 두 파이프(P)의 맞대기 용접시 파이프(P)의 내측에서 파이프(P) 간의 중심을 신속하고 정확하게 정렬시켜 용접을 위한 준비 시간을 단축시키며 용접의 품질을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 압박부(700)에 탄성부재(740)가 마련되어 압박부에 탄성복원력이 발휘되어 접촉부가 파이프 내측을 긴밀하게 압박하도록 할 수 있다. 이를 도 7에 의거하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 맞대기 용접용 클램핑장치의 제3실시예를 나타낸 확대도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 압박부(700)는 러그(710)를 중심으로 접촉부(720)의 양측으로 탄성부재(740)가 마련된다.
이때, 탄성부재(740)는 제각기 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)의 외측에 지지되어 탄성복원력이 발휘되도록 설치된다. 이와 같이, 러그(710)를 중심으로 접촉부(720)의 양측에 탄성부재(740)가 위치하게 되면 탄성부재(740)에서 발휘되는 탄성복원력에 의해 압박부(700)는 러그(710)를 중심으로 어느 한쪽으로 편심되지 않은 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서 클램프 몸체(100) 및 클램프 암(200)이 파이프(P)의 내측에 삽입되어 클램프 암(200)이 파이프(P) 내측으로 벌어질 때 압박부(700)의 접촉부(720)가 파이프(P) 내측에 대응하여 피벗하게 된다.
이때, 탄성부재(740)에서 발휘되는 탄성복원력에 의해 접촉부(720)가 어느 한쪽으로 편심되지 않고 파이프(P)의 내측을 압박하여 파이프(P) 내측에 가해지는 압박되는 힘이 파이프(P) 내측 전체에 균등하게 전달되어 파이프(P) 간의 정렬이 신속하고 정확하게 이루어진다.
100 : 클램프 몸체 101 : 평탄면
200 : 클램프 암 210,310,410,730 : 힌지
300 : 액추에이터 310 : 로드
400 : 링크 500 : 가이드 휠
600 : 휠 브라켓 700 : 압박부
710 : 러그 720 : 접촉부
740 : 탄성부재

Claims (5)

  1. 내측으로 평탄면이 형성되고 외측으로 원호가 형성된 클램프 몸체;
    상기 클램프 몸체의 양끝단에 일단이 제각기 힌지 체결되며 외측으로 원호가 형성되고 상기 힌지를 중심으로 피벗하는 클램프 암;
    상기 클램프 몸체의 평탄면에 고정되며 동력을 전달받아 로드가 직선이동하는 액추에이터; 및
    상기 액추에이터의 로드와 상기 클램프 암의 타단과 제각기 힌지 체결되는 링크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 클림프 몸체 및 클램프 암의 외측에 형성된 원호는 파이프의 내측 원호와 동일한 곡율을 갖거나 이보다 작은 곡율을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 외측에 제각기 완충부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프 몸체 및 클램프 암의 정면과 배면에 제각기 마련되는 가이드 휠;을 더 포함하고,
    상기 가이드 휠은 맞대기 용접할 파이프 내측에 상기 클램프 몸체 및 클램프 암이 삽입되었을 때 상기 파이프 내측과 접촉한 상태로 회전하는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가이드 휠은 구동모터의 회전축과 연결되어 동력을 제공받아 회전하는 것을 특징으로 하는 파이프의 맞대기 용접용 클램핑장치.

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