KR100301160B1 - 스트립 클래딩용 사이드 빔 장치 및 그 작업방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 사이드 빔 장치는 압력용기나 석유화학용기 등 대형용기의 내면 부식을 방지하기 위해 적용하는 스트립을 이용한 클래딩 용접기술(주로 잠호용접과 일렉트로 슬래그용접)의 효율을 더욱 증가시키기 위해 고안된 장치로서, 그 주요 구성은 베드 프레임(1), 고정 지지대(2), 붐 보조 지지대(3), 트러스트 롤러(4), 붐(5), 제어반(7) 및 별도의 터닝 롤러(14)로 이루어져 있다.

이렇게 구성되는 사이드 빔 장치의 사용방법은 베드 프레임(1) 상에서 붐 보조 지지대(3)를 열어 고정 지지대(2)에 수평으로 길게 부착된 붐(5)의 바깥으로 용접물(대형용기)(12)을 삽입하여 터닝 롤러(14) 위에 셋팅한 후, 상기 붐(5) 상에 설치된 캐리지(6)를 제어반으로 조작하여 용접헤드(8)로 용접작업자가 직접 용기 내면의 용융푸울을 감시하면서 클래딩 용접하며, 트러스트 롤러(4)는 용접 작업중 용기(12)가 축방향으로 밀리는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명에 따른 사이드 빔 장치에 의해 고품질의 용접부 생산이 가능한 시스템을 구축하게 되었고, 길이가 긴 대형용기에도 효율적으로 적용할 수 있게 되어 종래의 제작방식보다 더욱 고능률의 작업성 향상의 효과를 얻게 된다.

Description

스트립 클래딩용 사이드 빔 장치 및 그 작업방법{AN APPARATUS OF SIDE BEAM FOR STRIP CLADING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 원자력 및 석유화학용 압력용기의 제작을 위해 적용하는 잠호용접과 일렉트로 슬래그용접의 효율을 더욱 증가시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 대형 후판용기(압력용기)의 내면 또는 롤 외면을 특정 재질로써 연속적으로 용접하여 클래딩하는 작업을 할 때, 용융푸울을 직접 확인하면서 정밀한 용접을 할 수 있도록 일조하는 사이드 빔 장치 및 그 작업방법에 관한 것이다.

원자력 및 석유화학용 압력용기는 내부에 출입하는 유체물질로 인한 용기 내면의 부식을 방지할 목적으로 스테인레스 또는 인코넬(Inconel) 재질을 사용하여 상기 용기의 내면을 피복하는 전기아크용접에 의한 클래딩 공정이 요구된다.

그러나, 전기아크용접에서 심선(Welding Rod)을 사용하는 일반적인 클래딩 공정은 작업효율이 낮고 제작기간이 길게 소요되기 때문에, 근래에 와서는 용접효율을 극대화하는 방안으로 심선대신 스트립(Strip)을 이용한 잠호용접(Submerged Arc Welding, SWA)과 일렉트로 슬래그용접(Electro Slag Welding, ESW)의 클래딩 제작방식이 많이 적용되고 있다.

이러한 잠호용접과 일렉트로 슬래그 용접 공정은 매니플레이터(Manipulator) 장치에 부착하여 사용하는 것이 일반적이지만, 외팔보 형태의 매니플레이터를 이용한 방식은 용기 내면의 용접상황을 용접 작업자가 직접 관찰하기 어려워 용접부의 최종적인 용접상태를 신뢰하지 못하는 문제가 있었다.

더욱이, 길이가 약 3000mm 이상의 대형 용기의 제작에 상기 용접방법을 적용할 경우에는 용접헤드를 탑재하여 상기 용접헤드를 전후로 이송하는 붐의 정밀제어가 요구되기 때문에, 장치 제작비용의 상승 등의 여러 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 스트립 용접헤드를 탑재하여 용기 내부의 용접에 의한 원활한 클래딩 작업을 하기 위한 목적으로 속도의 균일성과 안정성의 유지를 위해 붐의 한쪽 끝을 고정 지지대로 고정하고, 다른 쪽은 힌지 타입의 분리가 가능한 보조 지지대로 고정한 구조로 제작하였으며, 또한 용기를 지지하고 회전시키는 터닝 롤러의 주변장치 즉, 고정 지지대와 붐 보조 지지대 및 붐과 조합하여 사용할 수 있도록 베드 프레임을 충분히 견고한 사양으로 제작하였고, 붐에는 작업 받침대를 추가하여 작업자의 원활한 작업을 도와주면서 고정 지지대에 설치한 제어반으로 용접헤드와 붐 상에서 상기 용접헤드의 전후 이송을 담당하는 캐리지를 제어하도록 하였다.

도 1은 본 발명에 따른 사이드 빔 장치의 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 사이드 빔의 장치의 사용 상태도.

(도면 부호의 설명)

1...베드 프레임(Bed Frame), 2...고정 지지대,

3...붐 보조 지지대, 4...트러스트 롤러(Thrust Roller),

5...붐(Boom), 6...캐리지(Carriage),

7...제어반, 8...용접헤드,

9...스트립 공급장치, 10...용접 플럭스 공급장치,

11...케이블 컨베이어, 12...,용접물(용기),

13...작업 받침대, 14...터닝 롤러(Turning Roller),

15...운전반, 16...붐 받침대.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스트립 클래딩용 사이드 빔 장치 및 그 작업방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 사이드 빔 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 기본적으로 베드 프레임(1) 상에서 고정 지지대(2), 붐 보조 지지대(3), 트러스트 롤러(4)를 포함하는 지지부와, 붐(5)과 캐리지(6) 및 제어반(7)으로 구성되어 있다.

상기 지지부에서 붐(5)의 일단부를 고정하는 고정 지지대(2)는 외팔보 형태의 상기 붐(5)이 충분히 견딜 수 있는 강도와 구조를 갖는 스틸 구조로 되어 있으며, 붐 보조 지지대(3)는 상기 붐(5)의 타단부를 지지하는 구조로 되어 있고, 트러스트 롤러(4)는 최대 용기 크기에 맞게 베드 프레임(1)의 상단 한쪽 끝에 고정되어 있다.

상기 붐(5)은 스트립 용접헤드(8)를 탑재한 캐리지(6)를 좌.우로 이송할 수 있는 직선형 구조로서 정밀용접에 적합하게 정확한 속도유지 및 제어가 필수 조건이며, 하중 500㎏에 견딜 수 있게 제작하고, 상기 캐리지(6)의 주행을 위한 레일이 조립되어 있다.

상기 캐리지(6)는 용접헤드(8)와 스트립 공급장치(9) 및 용접 플럭스 공급장치(10)를 탑재하고 정속주행이 가능하게 제작되며, 디지털 입력 제어방식으로 직선이동을 하고, 좌.우 구동 부분은 AC 서보 모터를 사용하며, 붐(5)의 레일 상에 놓여지는 캐리지(6)의 롤러와 상기 서보 모터가 타이밍 벨트로 연결되어 있다. 이 때, 상기 캐리지(6)는 붐(5)의 길이만큼 즉, 약 6000㎜의 행정거리를 가지면서 상기 붐(5) 상에서 좌.우로만 이동하도록 되어 있다.

상기 제어반(7)은 스트립 용접헤드(8)의 이동속도, 캐리지(6)의 이동 및 전원제어 장치로서 작업자가 선택한 적정속도 값이 숫자상으로 입력되어 상기 용접헤드의 정확한 이송제어가 가능하도록 제작되며, 이송부의 케이블은 케이블 컨베이어(11)로 보호된다.

이러한 구성요소로 이루어지는 사이드 빔 장치의 구체적인 설치상태는 다음과 같다.

베드 프레임(1) 상의 한쪽 끝에 고정보 형태인 붐(5)의 한쪽 끝을 고정하는 고정 지지대(2)가 설치되어, 스트립 클래딩 용접장비를 탑재한 캐리지(6)의 전후 주행을 안내하는 상기 붐(5)이 길게 수평으로 상기 고정 지지대와 연결되어 있다.

또, 상기 붐(5) 상에는 용접헤드(8), 스트립 공급장치(9), 플러스(Flux) 공급장치(10)를 탑재한 캐리지(6)가 설치되어 용기(12)가 회전하는 동안 천천히 붐 상을 따라 주행하며, 상기 용접헤드(8)의 상하 높이를 약 200㎜ 가량 조정할 수 있는 랙-피니온(Rack and Pinion) 기어가 장착되어 있는데, 이는 주로 압력용기(12) 내면에서 상기 용접헤드(8)의 높이를 세팅할 때 사용되고, 캐리지(6)의 우측 상단에 있는 모터를 구동시키면 상기 랙-피니온 기어를 따라 용접헤드(8)가 상하로 움직이게 된다.

또한, 상기 붐(5)의 다른쪽 끝에는 붐의 수평위치 조절 및 상기 붐을 지지하는 붐 보조 지지대(3)가 힌지 타입으로 분리 가능하게 설치되어 있으며, 측면에는 캐리지(6) 운전의 효율적인 작업수행을 위하여 착탈식으로 된 작업자용 작업 받침대(13)가 부착되어 있다.

또한, 상기 붐(5)의 다른쪽 끝에 설치된 붐 받침대(16)에는 붐의 수평위치 조절 및 상기 붐을 지지하는 붐 보조 지지대(3)가 볼트에 의해 길이를 가변시켜 높이가 조정되도록 설치되어 있으며, 측면에는 캐리지(6) 운전의 효율적인 작업수행을 위하여 착탈식으로 된 작업자용 작업 받침대(13)가 부착되어 있다.

상기 고정 지지대(2)에 설치된 제어반(7)은 사이드 빔 장치의 전원 개폐를 주관하며, 캐리지(6)의 운전을 통제하여 상하 전후의 구동을 미세조정할 뿐 아니라, 경보등(미도시)이 부착되어 운전상황의 이상유무를 알려준다.

여기에 용접대상물인 압력용기(12)를 직접 지지하고 회전시키는 장치로서 동력발생기구를 갖추고 있는 터닝 롤러(14)가 상기 베드 프레임(1)과 붐(5) 사이에서 별도로 설치된다.

다음은 상기한 바와 같은 사이드 빔 장치를 사용하여 대형용기의 내면을 용접으로 클래딩하는 작업방법에 대한 것으로서 초기 용기의 설치과정과 제어반의 조정 안내 등을 명기한다.

1) 붐 보조 지지대(3)를 열고 용접물(12)을 붐(5) 상의 적정 위치에 삽입하여 셋팅한 후 터닝 롤러(14) 위에 놓고 나서, 상기 붐 보조 지지대의 높이를 조절하여 붐(5)의 평형도를 조정하고 고정시킨다.

2) 제어반(7) 내부의 주전원 스위치를 켜고 사이드 빔 장치의 각 부분을 점검 및 조정을 한다. 점검 및 조정할 사항은 다음과 같다.

- 제어반: 전원, 각종 스위치, 계기 점검

- 리미트 스위치: 과부하, 파손방지를 위한 리미트 스위치 점검

- 캐리지: 이동속도, 주행방향 및 작동 스위치 점검

- 붐 수평도: 용접물의 축과 평행을 유지시키고 가능한 수평으로 조정

3) 사용하는 스트립 및 용접속도(용접물의 회전속도)에 따라 캐리지(6)의 주행속도와 거리를 결정하고 제어반(7)에 입력한다.

4) 스트립 셋팅을 확인하고 용접변수를 용접헤드의 운전반(15)에 입력한다.

5) 모든 작업변수의 셋팅을 확인한 후 용접시작 스위치를 켠다.

6) 트러스트 롤러(4)로 용접물(12)이 축방향으로 밀리는 것을 방지하면서 용접상태를 확인한 후 미세조정한다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 사이드 빔 장치에 의해 용접작업자가 직접 용융푸울을 감시하며 용접헤드를 조작함으로써 고품질의 용접부 생산이 가능하게 되었으며, 용기의 길이가 최대 5000mm인 대형 용기도 효율적으로 제작할 수 있게 되어 종래의 제작기술보다 더욱 고능률의 작업성이 향상된다.

또한, 스트립을 사용하는 잠호용접 및 일렉트로 슬래그 용접헤드를 본 발명에 따른 사이드 빔 장치에 부착하여 사용하는 제작방식은 용기 내면 및 롤 외면 클래딩의 연속용접이 가능하며, 캐리지의 정속주행으로 인한 안정적인 작업을 유도할 수 있다.그 외, 구체적인 주요 효과는 다음과 같다.

1) 대형 용기 내면의 연속용접 및 고품질 용접부 생산

2) 용기 내면 스트립 클래딩 용접기술의 고능률 효과

3) 국산화 제작을 통한 설비구입비 감소 및 제작기술력 축적

Claims (2)

1. 베드 프레임(1) 상의 한쪽 끝에 고정 지지대(2)가 설치되어, 붐(5)이 상기 고정 지지대와 한쪽이 연결되고;

   상기 붐(5)의 다른쪽 끝에는 붐 보조 지지대(3)가 길이가 가변되도록 설치되며;

   상기 붐(5) 상에는 스트립 클래딩 용접장비를 탑재한 캐리지(6)가 설치되고;

   상기 붐(5)의 측면에는 작업자용 작업 받침대(13)가 부착되는 한편, 용접헤드(8)와 연결되는 전원 케이블 등을 안내하는 케이블 컨베이어(11)가 설치되며;

   상기 베드 프레임(1) 상의 한쪽에는 상기 붐의 아래 위치에 트러스트 롤러(4)가 장착되고;

   상기 고정 지지대(2)에는 제어반(7)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스트립 클래딩용 사이드 빔 장치.
2. 스트립 클래딩용 사이드 빔 장치를 사용하는 방법에 있어서,

   1) 용접물(12)을 붐(5) 상의 적정 위치에 삽입하여 셋팅한 후 터닝 롤러(14) 위에 놓고 나서, 상기 붐 보조 지지대의 높이를 조절하여 붐(5)의 평형도를 조정하고 고정시키는 단계;

   2) 제어반(7) 내부의 주전원 스위치를 켜고 사이드 빔 장치의 각 부분을 점검 및 조정하는 단계;

   3) 사용하는 스트립 및 용접속도(용접물의 회전속도)에 따라 캐리지(6)의 주행속도와 거리를 결정하고 제어반(7)에 입력하는 단계;

   4) 스트립 셋팅을 확인하고, 용접변수를 용접헤드의 운전반(15)에 입력하는 단계;

   5) 모든 작업변수의 셋팅을 확인한 후, 용접시작 스위치를 켜는 단계;

   6) 트러스트 롤러(4)로 용접물(12)이 축방향으로 밀리는 것을 방지하면서 용접상태를 확인한 후 미세 조정하는 단계;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 스트립 클래딩용 사이드 빔 장치를 사용한 작업방법.