KR101225565B1 - 자동 선상가열 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 고온의 용접작업 이후에 발생한 소성변형(plastic deformation)된 선상 조직에 토치 등의 열원을 사용하여 풀림처리를 하는데 있어서 모터의 구동력을 이용하여 자동으로 선상가열을 할 수 있는 선상가열 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 건조중인 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서, 자석이 설치되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바와; 상기 가이드 바의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치와; 상기 몸체의 하부에 설치된 바퀴; 및 상기 토치가 상기 가이드 바에서 상하 또는 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 상기 토치에 연결된 슬라이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치 가 제공된다.
본 발명에 따르면, 건조중인 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서, 자석이 설치되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바와; 상기 가이드 바의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치와; 상기 몸체의 하부에 설치된 바퀴; 및 상기 토치가 상기 가이드 바에서 상하 또는 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 상기 토치에 연결된 슬라이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치 가 제공된다.
Description
본 발명은 선박의 선체에 대한 고온의 용접작업 이후에 발생한 소성변형(plastic deformation)된 선체 조직에 토치 등의 열원을 사용하여 풀림처리를 하는데 있어서 모터의 구동력을 이용하여 자동으로 직선이동하면서 소성변형된 선체 조직을 가열할 수 있는 자동 선상가열 장치에 관한 것이다.
선박의 일반적인 건조 과정에 의하면 강재가 제철소로부터 조선소로 입고되어 강재 적치장에 보관되어 있다가 공사순서에 따라서 그룹별로 강재 전처리과정을 거쳐 가공공장에 반입되고, 가공공장에서 마킹, 절단, 굽힘 가공작업이 이루어진다. 이어서 절단된 부재는 소조립장에서 부재끼리 조립, 용접되고 조립장으로 이송되어 블록을 형성하게 된다. 블록이 완성되면 선대나 도크 근처에서 기중기에 의해 탑재될 수 있는 크기의 큰 블록으로 다시 프리에렉션(Pre-erection)된 후 탑재된다. 탑재 후 수밀 용접이 완료되면 선대나 도크에서 진수된다.
하지만 상기 선박의 건조 중 선박의 주판에 보강재를 부착하여 용접을 하게 되면 고온의 용접작업으로 소성변형(plastic deformation)된 선상 조직이 발생하게 되며 이를 해결하기 위해 화염 토치 또는 기타 열원을 사용하여 주판에 직선 형태로 이동하면서 풀림(annealing)처리를 하게 된다. 즉 국부적인 열응력에 의한 용접 변형부분의 잔류응력을 제거하는 것이다.
기존에는 이러한 풀림 작업을 수동으로 처리하였다. 즉 작업자가 화염토치를 휴대하고 직접 이동하면서 용접 이면부 쪽에서 가열을 하게 되는 것이다. 하지만 수동작업에 의할 경우 작업자가 감각에 의존하여 일정한 속도로 선상가열을 하게 되므로 균일한 작업품질을 확보하는데 한계가 있었다. 특히 작업자가 위를 보고 장시간 작업해야 할 경우 신체적인 무리가 따르게 되어 근골격계 질환 등이 발생할 우려가 있었다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 작업자의 작업 생산성을 향상시키고 균일한 품질을 확보할 수 있도록 모터의 구동력을 이용하여 자동으로 선상가열을 할 수 있는 자동 선상가열 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서, 자석이 설치되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바와; 상기 가이드 바의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치와; 상기 몸체의 하부에 설치된 바퀴; 및 상기 토치를 상하 또는 좌우 방향으로 이동 가능하도록 상기 가이드 바에 설치하는 슬라이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치가 제공된다.
상기 토치는 각각 2개의 화구를 포함하며, 상기 토치가 상기 선체의 평면상에서 회전할 수 있도록 상기 토치와 상기 가이드 바 사이에는 회전부재가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 몸체는, 상기 몸체가 상기 선체로부터 이격되는 것을 감지하는 근접센서와 상기 이격을 감지한 근접센서의 신호를 받아 상기 토치에 공급되는 가스의 공급을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 몸체에는 가스 분배기가 설치되어 있어 가열에 필요한 혼합가스가 상기 가스분배기를 통하여 상기 토치에 공급되며, 상기 가스분배기에는 가스역류 방지밸브가 연결되어 있어 압력차에 따른 혼합가스의 역류를 방지할 수 있는 것이 바람직하다.
가열 작업시 상기 토치와 상기 선체 사이가 일정한 간격을 유지할 수 있도록 말단이 선체에 접촉하는 간격유지유닛이 설치되며, 상기 간격유지유닛의 말단에는 자석으로 된 바퀴가 부착된 것이 바람직하다.
상기 몸체의 둘레에는 상기 토치의 열로부터 상기 몸체를 보호할 수 있도록 열보호판이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 선체의 가열이 끝난 후 상기 몸체를 상기 선체에서 분리시킬 수 있도록 상기 몸체에는 퀵 릴리즈 레버(quick release lever)가 장착된 것이 바람직하다.
상기 몸체에서 상기 가이드 바가 전후, 좌우 및 회전 이동을 할 수 있도록 상기 몸체와 상기 가이드 바 사이에는 이동장치가 설치된 것이 바람직하다.
상기 가이드 바에는 냉각수 분사장치가 설치되어 있어 상기 토치에 의해 가열된 선체 부위를 냉각시킬 수 있는 것이 바람직하다.
상기 바퀴는 모터의 구동력을 모든 바퀴에 전달하는 전동유닛에 의해 구동되며, 상기 바퀴는 고무인 것이 바람직하다.
선체로부터 상기 자동 선상가열 장치가 추락하더라도 상기 자동 선상가열 장치가 손상되지 않도록 상기 몸체에는 안전 바가 설치된 것이 바람직하다.
상기 몸체는 알루미늄 또는 마그네슘으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 각각의 토치 전방에는, 가열작업을 하기 전에 레이져로 초기기준점을 세팅하여 가열작업시 장치가 직진할 수 있도록 라인 레이져가 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서, 상기 장치는 상기 장치의 몸체 내부에 장착된 자석에 의해 상기 선체에 부착되며, 상기 선체의 가열은 상기 장치에 설치된 토치에 의해 이루어지고, 상기 직선 주행은 모터의 구동력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치가 제공된다.
상기 몸체의 내부에는 2개의 모터가 각각 설치되며, 상기 각각의 모터는 몸체의 좌측과 우측에 있는 바퀴를 개별적으로 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 각각의 모터는 스테핑 모터(stepping motor)인 것이 바람직하다.
상기 자동 선상가열 장치는 직선 주행 중 경로를 이탈한 경우 이를 자동으로 원위치시키는 오토 트래킹(auto tracking) 시스템을 더 포함하며, 상기 오토 트래킹 시스템은, 발광부와 수광부로 이루어진 적외선 센서의 반사율 차이를 이용하여 신호를 감지하는 신호 감지부와, 상기 신호 감지부로부터 전달받은 신호를 이용하여 상기 각각의 모터를 제어하는 제어부로 이루어지며, 상기 제어부가 상기 각각의 모터의 구동속도에 차이를 두어 이탈된 경로를 다시 원위치시키는 것이 바람직하다.
상기 적외선 센서는 포토 센서로서 선체에 주행 경로를 표시한 곳의 색상을 감지하는 것이 바람직하다.
상기 오토 트래킹 시스템은, 상기 각각의 모터의 구동을 결정하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가열장치가 선체에 부착된 상태에서 직선 주행을 통해 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 방법으로서, 상기 선체에 미리 표시된 직선의 색상을 감지하여 이를 따라 직선 주행이 가능한 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 방법이 제공된다.
상기 가열장치에는 가이드 바를 통해 상기 선체를 가열하는 토치가 부착되며, 가열 중 상기 가열장치가 직선을 이탈한 경우 상기 가이드 바가 이동함으로써 직선 주행을 보완할 수 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 작업자의 작업 생산성을 향상시키고 균일한 품질을 확보할 수 있도록 모터의 구동력을 이용하여 자동으로 선상가열을 할 수 있는 자동 선상가열 장치가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 의하면, 하나의 몸체에 두 개의 토치를 장착할 수 있으므로 작업 속도가 향상되며 원가 절감의 효과를 가질 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 고무소재로 된 바퀴의 압축에 의해 발생하는 접지력과 몸체에 설치된 자석에 의해서, 가열하고자 하는 선상 조직에 몸체가 강한 결합을 할 수 있게 되므로 몸체는 작업자를 기준으로 윗면, 아랫면, 수직면, 곡면을 포함한 모든 선체면을 주행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 저면도.
도 4는 가이드 바를 제외한 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 토치 부분의 확대도.
도 6는 본 발명에 따른 가스 분배기가 몸체에 장착된 것을 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 토치에 회전부재가 설치된 것을 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 라인 레이져 장치가 부착된 상태를 나타낸 개념도.
도 9는 퀵 릴리즈 레버의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 변형예에 따른 자동 선상가열 장치의 개념도.
도 11은 본 발명의 변형예에 적용된 오토 트래킹 시스템에 대한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 저면도.
도 4는 가이드 바를 제외한 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치의 토치 부분의 확대도.
도 6는 본 발명에 따른 가스 분배기가 몸체에 장착된 것을 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 토치에 회전부재가 설치된 것을 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 라인 레이져 장치가 부착된 상태를 나타낸 개념도.
도 9는 퀵 릴리즈 레버의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 변형예에 따른 자동 선상가열 장치의 개념도.
도 11은 본 발명의 변형예에 적용된 오토 트래킹 시스템에 대한 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 선상가열 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 선상가열 장치는, 자석이 설치되어 있는 몸체(1)와, 상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바(9)와, 상기 가이드 바(9)의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치(2)와, 상기 몸체(1)의 하부에 설치된 바퀴(3)와 상기 토치(2)를 상하 또는 좌우 방향으로 이동 가능하도록 가이드 바(9)에 설치하는 슬라이드 유닛을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이드 유닛은 토치(2)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 수직 슬라이드 부재(51a)와, 토치를 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 수평 슬라이드 부재(51b)를 포함할 수 있다. 수직 슬라이드 부재(51a)에 형성된 홈(54b)에 간격유지유닛(52)의 돌기(54a)가 삽입되어 수직 슬라이드 부재(51a)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 또한 수평 슬라이드 부재(51b)에 형성된 홈(15b)에 가이드 바(9)의 돌기(15a)가 삽입되어 수평 슬라이드 부재(51b)가 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
상기 몸체(1)에 설치된 자석으로 인해 선체에 상기 몸체(1)가 부착되며, 선체에 부착된 상태에서 몸체(1)는 선체를 선상가열(linear heating)할 수 있다.
도면에는 아래보기 작업의 경우를 도시하고 있지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 선상가열 장치는 위보기 작업, 선체의 수직면을 가열할 때 많이 활용될 수 있으므로 주로 이에 중점을 두고 설명하기로 한다.
몸체(1)의 상부에는 가이드 바(9)가 설치되어 있는데 상기 가이드 바(9)의 말단에는 각각 토치(2)가 설치되므로 총 2개의 토치를 한꺼번에 운용할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 선상가열 장치의 주행은 4륜구동 방식에 의하게 된다. 이를 위해 바퀴(3)는 전동유닛에 의해 구동되는데 상기 전동유닛은 구동 스프로킷(34)과 이에 연결된 피동 스프로킷(37)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 모터(4, 도 1 참조)를 통하여 구동력이 발생하며 발생된 구동력은 구동기어(31)를 회전시키며, 구동기어(31)는 구동축(33)에 연결된 종동기어(32)를 회전시켜 결국 구동 스프로킷(34)이 회전하게 된다. 구동 스프로킷(34)과 피동 스프로킷(37) 사이에는 체인의 텐션을 유지하기 위한 텐션 스프로킷(36)이 설치될 수 있다. 결국 구동 스프로킷(34)이 회전함에 따라 피동 스프로킷(37)이 회전함으로써 피동축(38)까지 회전할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 몸체(1)의 하부에 설치된 바퀴(3)는 4륜구동 방식에 의해서 회전하게 되므로 몸체(1)의 견인력이 2륜구동 방식보다 우수할 수 있다. 견인력이 우수한 경우 자력이 센 자석을 사용할 수 있어 몸체(1)가 작업자 기준에서 윗면, 수직면에 부착되어 작업을 진행 하더라도 몸체(1)에 연결되는 고압 호수나 외부 외력에 불구하고 자동 선상가열 장치가 선체로부터 떨어지는 위험을 줄일 수 있다.
2륜구동 방식과 4륜구동 방식을 비교한 내용은 아래 표 1에 나타나 있다.
| 구동형태 | 주행면 | 견인력 | 직진성 | 최대주행속도 | |
| 비주행시 | 주행시 | ||||
| 4륜구동 | 윗면 | 53kgf | 48kgf | 0.2mm/m | 1000mm/min |
| 수직면 | 25kgf | 18kgf | 0.3mm/m | 1100mm/min | |
| 2륜구동 | 윗면 | 25kgf | 18kgf | 2mm/m | 800mm/min |
| 수직면 | 주행 불능 | ||||
상기 표 1에 나타난 바와 같이 2륜구동을 사용할 경우 선체의 수직면을 장치가 주행하는 것은 불가능하며 작업자의 윗면을 장치가 주행하는 경우(위보기 작업)에도 4륜구동 방식에 비해서 견인력이 현저히 떨어지며 장치의 직진성이 나빠진다.
하지만 4륜구동 방식에 의할 경우, 장치의 견인력이 2륜구동 방식에 비해 훨씬 크므로 자력이 센 자석을 사용할 수 있어 수직면에서도 주행이 가능하며, 작업자기준에서 윗면을 주행할 때도 장치가 선체로부터 떨어져 추락할 위험이 훨씬 작아진다. 나아가 구동력이 큰 모터를 사용하게 되므로 최대주행속도 또한 향상될 수 있다. 또한 몸체(1)는, 구동력 향상을 위해 경량의 알루미늄이나 마그네슘 소재로 이루어지며 속이 비어 있을 수 있다.
나아가 바퀴(3)는 고무소재를 사용할 수 있으며, 고무의 특성상 몸체(1)가 선체에 부착될 때, 바퀴(3)는 약간의 변형이 일어나 선체에 밀착되므로 선체의 수직면이나 윗면 이동시 휠 슬립(wheel slip)이 일어나는 것을 방지 할 수 있으며 바퀴(3)의 미끄러짐을 방지할 수 있어 직진성을 향상시킬 수 있다.
몸체(1)의 하단에는 근접센서(5)가 설치되어 있어 몸체(1)가 선체를 가열하던 중 추락하거나 몸체(1)의 일부가 선체로부터 분리되면 이를 근접센서(5)가 감지하게 된다. 몸체(1)의 이격을 감지한 근접센서(5)는 몸체(1)에 설치된 솔레노이드 밸브(11)로 신호를 전송하며 신호를 받은 솔레노이드 밸브(11)는 토치(2)에 공급되는 가스의 공급을 차단할 수 있다. 따라서 가열작업 중에 자동 선상가열 장치가 선체로부터 분리되는 위험한 상황이 발생하더라도 토치(2)의 화염이 제거된 상태이므로 화재발생의 우려를 줄일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(1)에는 제 1 가스연결부(41)와 제 2 가스연결부(42)가 각각 존재하여 제 1 가스연결부(41)에는 산소가, 제 2 가스연결부(42)에는 에틸렌 가스가 주입될 수 있다. 상기 가스들은 몸체(1)에서 혼합되어 혼합 가스를 이루며, 이러한 혼합 가스는 가이드 바(9) 양쪽 말단에 설치된 각각의 토치(2)에 혼합가스 공급 호스(도시생략) 및 토치 연결부(12 , 도2 참조)를 통하여 공급될 수 있다.
하지만 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체(1)에 가스 분배기(61)를 연결하여 혼합가스를 바로 몸체(1)에 공급할 수도 있다. 즉, 가스조절노브(65)를 통하여 혼합가스가 혼합가스 공급라인(64)에 공급되면 혼합가스는 가스 분배기(61)를 통해 몸체(1)로 공급될 수 있다. 이때 가스 역류방지 밸브(62)가 가스 분배기(61)에 연결되는데 이러한 가스 역류방지 밸브(62)는 가스의 압력차에 의해서 혼합가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 가스 분배기(61)가 몸체(1)에 바로 연결될 때에는 가스 라인의 수가 줄어들 수 있으므로 작업시에 가스 라인의 간섭을 덜 받게 되며, 특히 위보기 작업을 할 때에는 가스 라인이 선체의 돌출부 등에 걸려 몸체(1)가 추락할 위험을 줄일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 작업시 토치(2)의 열로부터 몸체(1)를 보호할 수 있도록 몸체(1)의 둘레에는 열보호판(6)이 설치될 수 있다. 이는 몸체(1)에는 컨트롤 박스(8), 근접센서(5) 등을 포함한 열에 민감한 장비들이 많이 설치되어 있으므로 몸체(1)를 토치(2)로부터 발생하는 고온의 열로부터 보호할 필요가 있기 때문이다. 열보호판(6)은 내열성이 강한 알루미늄 합금 등을 사용할 수 있다.
몸체(1)에는 자석 브라켓(39 , 도 3 참조)내에 자성이 매우 강한 자석이 들어 있기 때문에 가열 작업을 위하여 자동 선상가열 장치를 선체에 부착하게 되면 그 결합력이 강하여 선체에 부착된 상태에서 주행이 가능할 수 있다. 하지만 가열 작업을 마친 후에 선체로부터 자동 선상가열 장치를 분리할 때는 큰 힘을 가하여야 하므로 추락의 위험이 있을 수 있다. 따라서 몸체(1)에는 퀵 릴리즈 레버(quick release lever, 16, 도 9 참조)를 장착하여 지렛대의 원리를 이용하여 몸체(1)를 손쉽게 선체로부터 분리할 수 있다.
도 9에는 퀵 릴리즈 레버(16)의 작동 상태가 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 퀵 릴리즈 레버(16)를 화살표 방향처럼 움직이게 되면 퀵 릴리즈 레버(16)의 위치가 실선에서 점선으로 표시된 부분으로 이동하게 되므로 퀵 릴리즈 레버(16)의 말단이 바퀴(3)를 밀어내게 되어 몸체(1)를 선체로부터 분리할 수 있다.
또한 몸체(1)에는 위보기 작업시 장치가 추락하더라도 몸체(1)를 보호할 수 있도록 안전 바가 설치될 수 있다. 안전 바는 몸체의 양쪽에 설치된 ㄷ자형의 파이프일 수 있는데 추락시 몸체(1)를 보호할 수 있어야 하므로 안전 바의 높이는 몸체(1)의 높이 보다는 클 필요가 있다.
가이드 바(9)는 도 1의 화살표 방향과 같이 회전을 할 수 있으며 나아가 전후, 좌우로 이동할 수도 있다. 따라서 작업 중 핀 지그(pin jig), 피스류 등에 의한 장애물이 있더라도 가이드 바(9)를 회전, 이동 시켜 계속 전진할 수 있다. 또한 직선 이동 중에 오차가 생겼을 때 가이드 바(9)를 이동시켜 오차값을 보정시켜 줌으로써 장치의 직진성을 보완시킬 수 있다.
가이드 바(9)의 이동을 위해서는 이동장치가 요구되는데 몸체(1)와 가이드 바(9) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(10)이 설치될 수 있다. 즉 베어링(10)은 가이드 바(9)가 몸체(1)내에서 이동할 수 있도록 이동장치의 역할을 할 수 있다.
가이드 바(9)의 이동을 조작하기 위하여 몸체(1) 상부에는 손잡이(7)가 연결될 수 있다. 따라서 가이드 바(9)를 원하는 만큼 전후, 좌우 및 회전 이동을 시킬 수 있다.
고온의 토치(2)로 선상가열을 한 후에는 급속냉각을 하여 조밀한 조직을 형성할 필요가 있으므로 가이드 바(9)에는 냉각수 분사장치(13)가 설치될 수 있다. 냉각수 분사장치(13)는 토치(2)에 의해 가열된 선체 부위에 냉각수를 분사하게 되므로 선체는 급속 냉각하여 조밀한 금속 조직을 형성하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 선상가열 장치는 하나의 화구를 가지는 토치뿐만 아니라 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 화구를 가지는 토치(2)를 사용할 수도 있다. 토치(2)는 회전부재(71)를 통하여 가열하고자 하는 선체의 평면상에서 회전할 수 있다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 토치(2)는 가열하는 선체의 평면상에서 화살표 방향과 같이 회전할 수 있으므로 간격이 매우 좁은 두 부분을 동시에 가열할 필요가 있을 때 토치를 적절하게 회전시켜 1회 가열만으로 작업을 마칠 수 있게 된다.
보다 상세하게는 토치(2)가 회전하는 평면도를 나타낸 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 토치(2)가 회전을 하게 되면 폭이 A에서 B로 변할 수 있으므로 간격이 좁은 부분을 가열해야 할 경우에는 점선으로 나타낸 바와 같이 토치(2)를 회전시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 간격유지유닛(52)은 수직 슬라이드 부재(51a)를 통해 토치(2)와 연결되도록 설치될 수 있다. 간격유지유닛(52)의 말단에는 자석으로 된 바퀴(53)가 부착될 수 있으므로 선상가열 작업시에 간격유지유닛(52)은 선체에 밀착된 상태에서 몸체(1)의 진행방향대로 진행할 수 있다. 간격유지유닛(52)이 선체에 밀착되므로 간격유지유닛(52)에 연결된 토치(2)와 선체 사이에는 일정한 간격이 계속 유지될 수 있어 가열 작업시 균일한 품질을 확보할 수 있게 된다. 나아가 위보기 작업시 가이드 바(9)의 양쪽 말단에 설치된 토치(2)의 무게로 가이드 바(9)가 휘어질 우려도 있으나 상기 간격유지유닛(52)을 통해 가이드 바(9)의 양쪽 말단이 선체에 부착되므로 가이드 바(9)의 변형이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 바(9) 양쪽 말단에 설치된 각각의 토치(2)의 전방에는 라인 레이져(14) 장치가 설치될 수 있다. 즉 가열을 시작하기 전에 라인 레이져(14)로 4개의 초기 기준점을 세팅하게 되어 장치가 화살표 방향과 같이 직진할 수 있도록 할 수 있다.
도 10에는 본 발명의 변형예에 따른 자동 선상가열 장치의 개념도가 도시되어 있다. 본 발명의 변형예에서는 본 발명의 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하며, 동일한 부재에는 동일한 도면번호를 부여한다. 따라서 가이드 바(9)를 통해 연결된 토치(2)의 작동 등에 대해서는 도시하지 않았으며 이에 대한 설명은 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 변형예에 따르면, 2개의 모터(81, 83)에 의해 4륜 구동으로 작동할 수 있다. 즉 몸체(1) 내부의 일측에 있는 제 1 모터(81)는 도 10을 기준으로 좌측에 있는 바퀴(3)에 동력을 전달하며 몸체(1) 내부의 타측에 있는 제 2 모터(82)는 도 10을 기준으로 우측에 있는 바퀴(3)에 동력을 전달할 수 있다.
따라서 본 발명의 변형예에서는 2개의 모터(81, 83)를 각각 독립적으로 제어하여 듀얼 드라이브(dual drive) 시스템이 적용됨으로써 자동 선상가열 장치의 구동력을 높임과 동시에 직진성을 향상시킬 수 있다. 이때 각각의 모터(81, 83)로서 스테핑 모터(stepping motor)를 사용할 경우, 모터의 회전각을 원하는 만큼 설정할 수 있기 때문에 선상가열 장치의 직진 이동거리를 초기에 세팅할 수 있다.
몸체(1)에 설치된 신호 감지부(91)의 경우, 적외선을 통해 미리 선체에 표시된 직선을 감지하여 자동으로 직진 이동할 수 있도록 하는 오토 트래킹 시스템의 일부로서 이하 상세히 서술하기로 한다.
도 11에는 본 발명의 변형예에 적용된 오토 트래킹(auto tracking) 시스템에 대한 개념도가 도시되어 있다.
오토 트래킹 시스템에서 신호 감지부(91)는, 발광부와 수광부로 이루어진 적외선 센서의 적외선 반사율 차이를 이용하여 신호를 감지한다. 보다 상세하게는 포토 센서를 이용하게 되며 색상의 차이를 감지하여 각 센서의 온-오프 값을 통해 위치를 제어하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 신호 감지부(91)에서 감지한 각각의 신호는 제어부(92)로 전달되며, 마이컴으로 이루어진 제어부(92)는 제 1 모터(81)와 제 2 모터(82)를 각각 개별적으로 제어하게 된다. 또한 스위칭 제어부(93)는 상기 제 1 모터(81)와 제 2 모터(82)의 구동을 결정하게 된다.
일 예로 선상가열이 필요한 선체에 검정색으로 직선을 표시해 둘 경우 신호 감지부(91)가 검정색으로 된 직선을 감지하여 선상가열 장치는 이를 따라 직진 이동할 수 있게 된다. 만약 선상가열 장치가 이동중 한쪽으로 치우쳐 직선을 이탈하게 되면 마이컴으로 이루어진 제어부(92)가 상기 제 1 모터(81)와 제 2 모터(82)의 구동속도에 차이를 두어 선상가열 장치를 다시 직선으로 원위치시킴으로써 처음 이동경로대로 직진할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가열장치가 선체에 부착된 상태에서 직선 주행을 통해 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 방법으로서, 상기 선체에 미리 표시된 직선의 색상을 감지하여 이를 따라 직선 주행이 가능한 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 방법이 제공될 수 있다.
또한 상기 가열장치에는 가이드 바(9)를 통해 상기 선체를 가열하는 토치(2)가 부착되며, 가열 중 상기 가열장치가 직선을 이탈한 경우 상기 가이드 바(9)가 이동함으로써 직선 주행을 보완할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 자동 선상가열 장치에 따르면, 4륜구동으로 구동될 수 있으므로 강력한 견인력을 얻을 수 있어 위보기 작업이나 수직면에 가열 작업을 할 때에도 몸체(1)가 선체로부터 이탈할 위험이 없이 안정적인 가열작업이 가능하다.
또한, 본 발명의 자동 선상가열 장치에 따르면, 자동으로 가열작업이 진행되므로 작업숙련도가 낮은 작업자라도 장치를 운용하여 손쉽게 가열작업을 할 수 있으며 균일한 작업품질을 확보할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 자동 선상가열 장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1: 몸체 2: 토치
3: 바퀴 4: 모터
5: 근접센서 6: 열보호판
7: 손잡이 8: 컨트롤 박스
9: 가이드 바 10: 베어링
11: 솔레노이드 밸브 12: 토치 연결부
13: 냉각수 분사장치 16: 퀵 릴리즈 레버(quick release lever)
31: 구동기어 32: 종동기어
33: 구동축 34: 구동 스프로킷
35: 체인 36: 텐션 스프로킷
37: 피동 스프로킷 38: 피동축
39: 자석 브라켓 41: 제 1 가스연결부
42: 제 2 가스연결부 51a: 수직 슬라이드 부재
51b: 수평 슬라이드 부재 61: 가스 분배기
62: 가스 역류방지 밸브 63: 커플링
64: 혼합가스 공급라인 65: 가스조절노브
71: 회전부재 81: 제1 모터
82: 제 2 모터 91: 신호 감지부
92: 제어부 93: 스위칭 제어부
3: 바퀴 4: 모터
5: 근접센서 6: 열보호판
7: 손잡이 8: 컨트롤 박스
9: 가이드 바 10: 베어링
11: 솔레노이드 밸브 12: 토치 연결부
13: 냉각수 분사장치 16: 퀵 릴리즈 레버(quick release lever)
31: 구동기어 32: 종동기어
33: 구동축 34: 구동 스프로킷
35: 체인 36: 텐션 스프로킷
37: 피동 스프로킷 38: 피동축
39: 자석 브라켓 41: 제 1 가스연결부
42: 제 2 가스연결부 51a: 수직 슬라이드 부재
51b: 수평 슬라이드 부재 61: 가스 분배기
62: 가스 역류방지 밸브 63: 커플링
64: 혼합가스 공급라인 65: 가스조절노브
71: 회전부재 81: 제1 모터
82: 제 2 모터 91: 신호 감지부
92: 제어부 93: 스위칭 제어부
Claims (21)
- 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서,
자석이 설치되어 있는 몸체;
상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바;
상기 가이드 바의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치;
상기 몸체의 하부에 설치되어 상기 선체에 접하는 바퀴; 및
상기 토치를 상하 또는 좌우 방향으로 이동 가능하도록 상기 가이드 바에 설치하는 슬라이드 유닛을 포함하며,
상기 주행은 모터의 구동력에 의해 이루어지며,
가열작업을 하기 전에 레이져로 초기기준점을 세팅하여 가열작업시 장치가 직진할 수 있도록 상기 각각의 토치 전방에는 라인 레이져가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 토치는 각각 2개의 화구를 포함하며, 상기 토치가 상기 선체의 평면상에서 회전할 수 있도록 상기 토치와 상기 가이드 바 사이에는 회전부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체는,
상기 몸체가 상기 선체로부터 이격되는 것을 감지하는 근접센서와 상기 이격을 감지한 근접센서의 신호를 받아 상기 토치에 공급되는 가스의 공급을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체에는 가스 분배기가 설치되어 있어 가열에 필요한 혼합가스가 상기 가스분배기를 통하여 상기 토치에 공급되며, 상기 가스분배기에는 가스역류 방지밸브가 연결되어 있어 압력차에 따른 혼합가스의 역류를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
가열 작업시 상기 토치와 상기 선체 사이가 일정한 간격을 유지할 수 있도록 말단이 선체에 접촉하는 간격유지유닛이 설치되며, 상기 간격유지유닛의 말단에는 자석으로 된 바퀴가 부착된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체의 둘레에는 상기 토치의 열로부터 상기 몸체를 보호할 수 있도록 열보호판이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 선체의 가열이 끝난 후 상기 몸체를 상기 선체에서 분리시킬 수 있도록 상기 몸체에는 퀵 릴리즈 레버(quick release lever)가 장착된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체에서 상기 가이드 바가 전후, 좌우 및 회전 이동을 할 수 있도록 상기 몸체와 상기 가이드 바 사이에는 이동장치가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 가이드 바에는 냉각수 분사장치가 설치되어 있어 상기 토치에 의해 가열된 선체 부위를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 바퀴는 모터의 구동력을 모든 바퀴에 전달하는 전동유닛에 의해 구동되며, 상기 바퀴는 고무인 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
선체로부터 상기 자동 선상가열 장치가 추락하더라도 상기 자동 선상가열 장치가 손상되지 않도록 상기 몸체에는 안전 바가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체는 알루미늄 또는 마그네슘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 삭제
- 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서,
상기 장치는 상기 장치의 몸체 내부에 장착된 자석에 의해 상기 선체에 부착되며, 상기 선체의 가열은 상기 장치에 설치된 토치에 의해 이루어지고, 상기 직선 주행은 모터의 구동력에 의해 이루어지며,
상기 자동 선상가열 장치는 직선 주행 중 경로를 이탈한 경우 이를 자동으로 원위치시키는 오토 트래킹(auto tracking) 시스템을 더 포함하며,
상기 오토 트래킹 시스템은, 발광부와 수광부로 이루어진 적외선 센서의 반사율 차이를 이용하여 신호를 감지하는 신호 감지부와, 상기 신호 감지부로부터 전달받은 신호를 이용하여 상기 각각의 모터를 제어하는 제어부로 이루어지며,
상기 제어부가 상기 각각의 모터의 구동속도에 차이를 두어 이탈된 경로를 다시 원위치시키는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 1 또는 청구항 14에 있어서,
상기 몸체의 내부에는 2개의 모터가 각각 설치되며, 상기 각각의 모터는 몸체의 좌측과 우측에 있는 바퀴를 개별적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 각각의 모터는 스테핑 모터(stepping motor)인 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 삭제
- 청구항 14에 있어서,
상기 적외선 센서는 포토 센서로서 선체에 주행 경로를 표시한 곳의 색상을 감지하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 청구항 14에 있어서,
상기 오토 트래킹 시스템은, 상기 각각의 모터의 구동을 결정하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 장치. - 가열장치가 선체에 부착된 상태에서 직선 주행을 통해 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 방법으로서,
상기 선체에 미리 표시된 직선의 색상을 감지하여 이를 따라 직선 주행이 가능하며,
상기 가열장치에는 가이드 바를 통해 상기 선체를 가열하는 토치가 부착되며, 가열 중 상기 가열장치가 직선을 이탈한 경우 상기 가이드 바가 이동함으로써 직선 주행을 보완할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 선상가열 방법. - 삭제
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