KR101432360B1 - 강관파일조립체의 용접 자동화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치는, 강관 파일의 구름 이동 경로인 한 쌍의 스키드 라인의 일측에 배치되고, 상기 강관 파일과 용접되는 선단확장구조물을 회전시키는 제1터닝 롤러 유닛을 구비한 용접 대차 유닛과, 상기 한 쌍의 스키드 라인 사이에 배치되고, 상기 강관 파일과 상기 선단확장구조물을 용접하기 위하여 상기 강관 파일을 회전시키는 제2터닝 롤러 유닛과, 상기 강관 파일의 구름 이동 경로 상에 상기 강관 파일과 걸림되도록 배치된 스토퍼 유닛을 포함한다.
이에 따르면, 선단확장구조물과 강관 파일의 용접 공정을 자동화함으로써 정밀한 용접이 가능해지고, 작업자의 작업 불편을 해소할 수 있으며, 별도의 공장에서 직접 선단확장구조물과 강관 파일을 미리 용접하여 제작할 수 있으므로, 시공현장에서의 용접공정 시간을 생략할 수 있고, 그로 인해 건축물의 시공 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

Description

강관파일조립체의 용접 자동화 장치{Apparatus for welding automation of steel pipe pile assembly}
본 발명은 강관파일조립체의 용접 자동화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선단확장구조물과 강관 파일을 현장에서 자동으로 용접 가능하도록 구비되어, 용접 공정 시간을 단축시킴은 물론, 보다 정밀한 용접이 가능하도록 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건축분야에 있어서, 파일기초공법은 각종 건축토목구조물의 시공에 있어서 전통적으로 사용되는 기초공법으로서, 기초구조물이 놓이게 되는 지반이 불안정한 경우 안정적인 지반까지 파일(말뚝)을 삽입하여 보강한 후, 그 위에 기초구조물을 구축한다. 이러한 파일의 종류와 그에 따른 시공방법은 다양하므로 건축토목공사가 이루어지는 지반의 성질, 현장의 상황 등에 따라 적절하게 선택되어 적용될 수 있다.
파일의 종류는 그 재질에 따라 일반적으로는 파이프 형상의 강관파일과 원통형상의 콘크리트파일로 나눌 수 있고, 파일의 시공방법은 파일을 미리 제작하여 사용하는 기성말뚝공법과 현장에서 파일을 직접 양생하는 현장타설말뚝공법으로 크게 분류될 수 있다. 콘크리트파일에는 그 세부적인 종류에 따라 기성말뚝공법이나 현장타설말뚝공법이 두루 이용되나, 강관파일은 강으로 제작된다는 특성상 기성말뚝공법에 의해 주로 시공된다. 또한, 기성말뚝공법은 기성말뚝을 지반에 직접 항타하여 매입하는 항타말뚝공법과 지반을 굴착하여 천공한 후 기성말뚝을 매입하는 매입말뚝공법으로 나눌 수 있다.
그리고, 파일기초에 의한 파일의 지지력은 파일이 지지할 수 있는 파일 상부 하중의 크기를 의미하는 것으로, 선단지지력과 주변마찰지지력으로 분류될 수 있다. 선단지지력은 지반에 맞닿는 파일의 끝단이 갖는 전체 단면적에 의해 발현되는 지지력을 의미하며, 주변마찰력은 파일의 주면(기둥형상의 둘레면)과 지반의 접촉에 의해 발생되는 마찰력을 의미한다.
기성말뚝으로 제작되어 매입말뚝공법으로 시공되는 강관파일은 지반 굴착 시 주변 지반이 교란으로 인해 느슨해지기 쉽다는 점을 감안하였을 때, 선단지지력을 충분히 확보함으로써 전체적인 파일의 지지력을 높이는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라 강관파일의 선단의 외주면이나 내주면에 추가적으로 플레이트, 리브, 콘크리트 등의 보강강재를 부착함으로써 선단지지력을 확보하는 선단확장구조물이 다양하게 소개되고 있다.
도 1은 종래의 수동용접 기술에 따른 강관파일조립체의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 수동용접 기술에 따른 강관파일조립체는, 확장된 외주면을 형성하는 외주 플레이트(11)와, 외주 플레이트(11)보다 지름이 작은 내주 플레이트(13)와, 외주 플레이트(11)와 내주 플레이트(13) 사이의 공간에 양생되는 콘크리트부(15)로 이루어진 선단확장구조물(10)을 내주 플레이트(13)의 지름과 동일한 크기의 파이프 형상으로 이루어진 강관 파일(20)의 일단부(23)를 용접하여 이루어진다.
한편, 용접장치를 이용한 파이프(강관)의 원주 용접 방식을 적용한 선행기술의 일례로, 한국등록특허 제10-1067998호가 개시되어 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 용접방식은, 형상과 중량이 서로 다른 선단확장구조물(10)과 강관 파일(20)을 자동으로 용접할 수 없는 문제가 있고, 또한 선단확장구조물(10) 및 강관 파일(20)의 중량이 상당하므로, 현장에서 작업자가 직접 선단확장구조물(10) 및 강관 파일(20)의 용접 부위를 따라 돌면서 용접해야 하는 작업상의 불편이 있다. 또한, 이러한 문제점은 강관파일조립체를 형성하기 위한 용접 공정의 지연으로 이어져 결국 전체적인 건축물의 시공 시간을 지연시키는 문제를 초래하게 된다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 선단확장구조물과 강관 파일을 자동으로 용접 가능하도록 구비되어, 용접 공정 시간을 단축시킴은 물론, 보다 정밀한 용접이 가능하도록 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치는, 강관 파일의 구름 이동 경로인 한 쌍의 스키드 라인의 일측에 배치되고, 상기 강관 파일과 용접되는 선단확장구조물을 회전시키는 제1터닝 롤러 유닛을 구비한 용접 대차 유닛과, 상기 한 쌍의 스키드 라인 사이에 배치되고, 상기 강관 파일과 상기 선단확장구조물을 용접하기 위하여 상기 강관 파일을 회전시키는 제2터닝 롤러 유닛과, 상기 강관 파일의 구름 이동 경로 상에 상기 강관 파일과 걸림되도록 배치된 스토퍼 유닛을 포함한다.
또한, 상기 용접 대차 유닛은, 상기 제2터닝 롤러 유닛을 향하도록 배치된 한 쌍의 대차 레일부와, 상기 대차 레일부 위를 이동하는 이동 대차부와, 상기 이동 대차부의 상부에 배치되어 상기 선단확장구조물 및 상기 강관 파일을 용접하는 용접 토치부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2터닝 롤러 유닛은, 상기 한 쌍의 스키드 라인과 직교되게 배치된 한 쌍의 연결대와, 상기 한 쌍의 연결대의 양단부에 고정된 한 쌍의 고정 본체와, 상기 한 쌍의 고정 본체 각각의 상부에 상하 승강 가능하게 배치된 이동 본체와, 상기 이동 본체의 상부에 수평축을 기준으로 회전 가능하게 평행되도록 구비된 한 쌍의 회전체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스토퍼 유닛은, 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 상부에 상하 수직으로 고정된 고정 다이와, 상기 고정 다이와 평행되도록 상기 하부 플레이트의 상부에 상하 수직으로 배치된 승강 다이와, 상기 고정 다이의 상단부에 힌지 고정되고, 상기 승강 다이와 연결되어 상기 힌지를 중심으로 회전되는 회전부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치에 의해 선단확장구조물과 강관 파일의 용접 공정의 자동화를 실현함으로써, 정밀한 용접이 가능해지고 작업자의 작업 불편을 해소할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치에 의해, 별도의 공장에서 직접 선단확장구조물과 강관 파일을 미리 용접하여 제작할 수 있으므로, 시공현장에서의 용접공정 시간을 생략할 수 있고, 그로 인해 건축물의 시공 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 수동용접 기술에 따른 강관파일조립체의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 2의 구성 중 용접 대차 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 2의 구성 중 제2터닝 롤러 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 2의 구성 중 스토퍼 유닛을 나타낸 정면도이다.
이하, 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 정면도이고, 도 3은 도 2의 평면도이며, 도 4는 도 2의 구성 중 용접 대차 유닛을 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 2의 구성 중 제2터닝 롤러 유닛을 나타낸 정면도이며, 도 6은 도 2의 구성 중 스토퍼 유닛을 나타낸 정면도이다.
본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치(100)의 바람직한 일실시예는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 시공 현장에 평행되게 구비된 한 쌍의 스키드 라인(150)을 포함한다.
한 쌍의 스키드 라인(150)은, 후술하는 강관 파일(120) 복수개가 상부에 스키드 라인(150)과 직교되는 방향으로 길이방향을 갖도록 안착되고, 후술하는 선단확장구조물(110)과의 용접을 위하여 용접 위치까지 스키드 라인(150)을 따라 강관 파일(120)이 구름 이동되게 된다.
한편, 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치(100)는, 용접 위치의 일측에 배치된 용접 대차 유닛(200)을 더 포함한다. 용접 대차 유닛(200)에는 크레인 또는 지게차 등에 의해 이송된 선단확장구조물(110)이 안착되는 제1터닝 롤러 유닛(500)이 구비된다.
제1터닝 롤러 유닛(500)은 선단확장구조물(110)을 회전시킴으로써 강관 파일(120)과의 용접공정이 용이하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치(100)의 바람직한 일실시예는, 한 쌍의 스키드 라인(150) 사이에 배치되고, 선단확장구조물(110)과의 용접을 위하여 강관 파일(120)을 회전시키는 제2터닝 롤러 유닛(300)을 더 포함할 수 있다.
제2터닝 롤러 유닛(300)은, 한 쌍의 스키드 라인(150)을 따라 구름 이동된 하나의 강관 파일(120)이 상부에 안착된 후 용접 공정을 실시하면 선단확장구조물(110)이 제1터닝 롤러 유닛(500)에 의하여 회전되는 회전속도와 동일한 속도로 강관 파일(120)을 회전시킴으로써 정지되어 있는 용접 토치(250)를 이용한 정밀한 용접이 이루어지도록 하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치(100)의 바람직한 일실시예는, 강관 파일(120)이 스키드 라인(150)을 따라 구름 이동될 때, 구름 이동 경로 상에 구름 이동되는 강관 파일(120)과 걸림되도록 배치된 스토퍼 유닛(400)을 더 포함한다.
스토퍼 유닛(400)은, 강관 파일(120)이 용접 위치까지 구름 이동하여 제2터닝 롤러 유닛(300)의 상부에 안착될 경우, 강관 파일(120)의 구름 이동을 정지시키고, 용접 공정이 완료된 후에는 진행 방향으로 용접완료된 강관파일조립체가 계속하여 구름 이동되도록 밀어주는(kick) 역할을 한다.
이하, 제1터닝 롤러 유닛(500)이 구비된 용접 대차 유닛(200)과, 제2터닝 롤러 유닛(300) 및 스토퍼 유닛(400)에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
용접 대차 유닛(200)은, 도 3 및 도 4에 참조된 바와 같이, 제2터닝 롤러 유닛(300)을 향하여 이동 가능하게 배치된다. 보다 상세하게는, 용접 대차 유닛(200)은, 제2터닝 롤러 유닛(300)을 향하도록 배치된 한 쌍의 대차 레일부(210)와, 대차 레일부(210) 위를 이동하는 이동 대차부(220,280)와, 이동 대차부(220,280)의 상부에 배치되어 선단확장구조물(110) 및 강관 파일(120)을 용접하는 용접 토치부(240,250)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 대차 레일부(210)는, 용접 대차 유닛(200)의 이동 경로가 되며, 철로의 선로와 동일한 형상 및 재질로 이루어져도 무방하다.
이동 대차부(220,280)는, 한 쌍의 대차 레일부(210)가 형성하는 이동 경로를 따라 이동하되, 용접 대상 물체인 선단확장구조물(110)을 제1터닝 롤러 유닛(500)에 안착시킨 후 용접 위치까지 이동한다.
이동 대차부(220,280)는, 베이스(220)와, 베이스(220)의 하부에 배치되어 대차 레일부(210)의 상부를 따라 회전하는 복수개의 이동 휠(280)과, 베이스(220)의 상부에 배치되어 복수개의 이동 휠(280)을 회전시키도록 동력을 제공하는 대차이동 동력 전달부(270)를 포함한다.
여기서, 복수개의 이동 휠(280)에 대차이동 동력 전달부(270)가 제공하는 동력이 모두 전달되는 것도 가능하나, 동력 소모의 최소화를 위하여, 복수개의 이동 휠(280) 중 어느 하나에 벨트(290)가 감김되는 풀리(도면부호 미표기)가 돌출 구비되고, 대차이동 동력 전달부(270)로부터 제공되는 회전력이 벨트(290)에 의하여 어느 하나의 이동 휠(280)에 전달되도록 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 하나의 이동 휠(280)이 대차이동 동력 전달부(270)에 의하여 제공되는 회전력에 의하여 회전됨으로써 복수개의 이동 휠(280) 모두가 회전되면서 이동 대차부(220,280)가 대차 레일부(210)를 따라 이동되는 것이다. 여기서, 대차이동 동력 전달부(270)는 전기적으로 구동되는 전기 모터일 수 있고, 벨트(290)는 하부의 이동 휠(280)의 풀리에 감기도록 구성될 수 있다.
한편, 용접 토치부(240,250)는, 베이스(220)의 상부에 배치된 토치 설치대(240)와, 토치 설치대(240)에 설치된 용접 토치(250)를 포함하며, 여기서 용접 토치(250)는 선단확장구조물(110)과 강관 파일(120)을 용접 연결하기 위한 부품이다.
토치 설치대(240)는, 베이스(220)의 상부에 상하 수직되게 배치된 승강 폴(230)에 외팔보 형상으로 설치된다. 보다 상세하게는, 토치 설치대(240)는 승강 폴(230)에 외팔보 형상으로 설치되되, 강관 파일(120)이 안착된 제2터닝 롤러 유닛(300)을 향하도록 설치됨이 바람직하다.
토치 설치대(240)는, 승강 폴(230)을 따라 상하 승강되도록 구비된다. 이처럼, 토치 설치대(240)가 상하 승강되도록 구비됨으로써, 용접 대상물인 선단확장구조물(110) 및 강관 파일(120)의 지름이 상이한 경우 용접 토치(250)의 위치를 쉽게 조정하여 정확한 용접 공정을 가능하도록 한다.
승강 폴(230)에는 토치 설치대(240)의 일단부가 연결되되, 토치 설치대(240)의 상하 승강을 안내하는 가이드 레일(235)이 상하로 구비될 수 있다.
이와 같은, 승강 폴(230)의 상단부에는 승강 동력 전달부(260)가 배치되고, 승강 동력 전달부(260)는 토치 설치대(240)의 일단부와 체인을 매개로 연결되어, 체인(도면부호 미표기)을 회전시킴으로써 토치 설치대(240)의 승강을 위한 동력을 토치 설치대(240)로 제공하는 역할을 한다.
한편, 베이스(220)의 상부에 구비된 제1터닝 롤러 유닛(500)은, 베이스(220)의 상부에 상하 승강 가능하게 배치된 터닝 롤러 본체(550)와, 베이스(220)의 상부에 배치되고, 터닝 롤러 본체(550)를 상하 승강시키는 유압 리프터(540)와, 유압 리프터(540)에 동력을 전달하는 유압 제공모듈(530)을 포함할 수 있다.
또한, 제1터닝 롤러 유닛(500)은, 터닝 롤러 본체(550)의 상부에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 배치된 한 쌍의 터닝 롤러(510)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 터닝 롤러(510)는 수평 축이 제2터닝 롤러 유닛(300)에 안착된 강관 파일(120)의 길이 방향과 평행되게 구비될 수 있고, 바람직하게는 강관 파일(120)의 길이 방향의 연장선에 선단확장구조물(110)의 회전축이 놓이도록 전후 방향으로 소정거리 이격되게 구비될 수 있다.
여기서, 한 쌍의 터닝 롤러(510) 중 어느 하나는 터닝 롤러 본체(550)의 상부에 배치된 터닝 롤러 동력 전달부(520)와 연결되어 터닝 롤러 동력 전달부(520)의 작동과 연동하여 회전되고, 나머지 터닝 롤러(510)는 터닝 롤러 동력 전달부(520)의 작동과는 무관한 외력에 의하여 자유 회전되는 아이들(idle) 롤러(510)일 수 있다. 그러나, 반드시 이와 같은 연결 구조를 가질 필요는 없고, 아이들 롤러(510)의 구비 없이 한 쌍의 터닝 롤러(510) 모두가 터닝 롤러 동력 전달부(520)가 제공하도록 구비되는 것도 가능하다.
한 쌍의 터닝 롤러(510) 상부에는 크레인 또는 지게차 등에 의해 이송된 선단확장구조물(110)이 안착되고, 한 쌍의 터닝 롤러(510)의 상단부 각각이 선단확장구조물(110)의 외주면 중 하단부에 접촉되며, 상기 터닝 롤러 동력 전달부(520)에 의하여 동력이 어느 하나의 터닝 롤러(510)에 제공되어 어느 하나의 터닝 롤러(510)가 회전되면 선단확장구조물(110)이 회전되게 된다.
한편, 제2터닝 롤러 유닛(300)은, 도 5에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 스키드 라인(150)과 직교되게 배치된 한 쌍의 연결대(310)와, 한 쌍의 연결대(310)의 양단부에 고정된 한 쌍의 고정 본체(320)와, 한 쌍의 고정 본체(320) 각각의 상부에 상하 승강 가능하게 배치된 이동 본체(330)와, 이동 본체(330)의 상부에 수평 축을 기준으로 회전 가능하게 평행되도록 구비된 한 쌍의 회전체(340)를 포함한다.
한 쌍의 연결대(310)는 각각 소정 거리 이격되게 구비되는 것이 바람직하고, 한 쌍의 연결대(310)의 일단부 및 타단부에 각각 한 쌍의 고정 본체(320)가 하나씩 연결된다. 고정 본체(320)는 현장에 고정되는 부분으로써 강관 파일(120)의 중량을 고려하여 견고하게 고정되는 것이 바람직하다.
한 쌍의 회전체(340)는, 각각 한 쌍의 연결대(310)의 일단부에 고정된 고정 본체(320)와 타단부에 고정된 고정 본체(320)에 한 쌍으로 구비된다.
여기서, 한 쌍의 회전체(340) 중 어느 하나의 회전체(340)만이 앞서 설명한 제1터닝 롤러 유닛(500)의 한 쌍의 터닝 롤러(510)와 같이 어느 하나의 터닝 롤러만이 동력을 제공받아 회전되도록 구비되는 것도 가능하고, 한 쌍의 회전체(340) 모두가 동력을 제공받아 회전되도록 구비되는 것도 가능하다.
다만, 한 쌍의 연결대(310)를 기준으로, 연결대(310)의 양단부에 고정된 고정 본체(320) 모두의 회전체(340)에 동력을 제공할 필요는 없다. 용접 공정이 완료되면 선단확장구조물(110)이 추가로 결합되는 부분으로 무게 중심이 이동되게 되기 때문에, 이러한 무게 중심을 고려하여 도 5의 좌측에 배치된 고정 본체(320)의 회전체(340)만이 동력을 제공받도록 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 한 쌍의 회전체(340)에 동력을 제공하는 드라이빙 모터(350)가 이동 본체(330)에 설치될 수 있다.
제2터닝 롤러 유닛(300)은, 한 쌍의 고정 본체(320) 각각에 배치되어 이동 본체(330)를 상하 승강시키는 승강 리프터(360)를 더 포함할 수 있다. 승강 리프터(360)는, 강관 파일(120)의 중량을 고려하여 유압을 제공받아 작동되는 유압 리프터로 구비될 수 있다. 상기 승강 리프터(360)에서 제공되는 유압으로 도 5에 도시된 좌, 우측 이동 본체(330)가 일체로 상하 승강된다. 여기서, 제공되는 동력이 반드시 유압일 필요는 없고, 용접 대상 물체인 강관 파일(120)의 중량이 비교적 경량일 경우 이동 본체(330)를 승강시키는데 무리가 되지 아니하는 한도에서 여타의 동력 제공도 가능하다.
승강 리프터(360)는 이동 본체(330)를 상하로 승강시킴으로써, 제1터닝 롤러 유닛(500)에 용접을 위하여 안착된 선단확장구조물(110)과의 용접 위치를 보다 정밀하게 조정할 수 있다.
한편, 스토퍼 유닛(400)은, 도 6에 참조된 바와 같이, 하부 플레이트(410)와, 하부 플레이트(410)의 상부에 상하 수직으로 고정된 고정 다이(420)와, 고정 다이(420)와 평행되도록 하부 플레이트(410)의 상부에 상하 수직으로 배치된 승강 다이(430)와, 고정 다이(420)의 상단부에 힌지(441) 고정되고, 승강 다이(430)와 연결되어 힌지(441)를 중심으로 회전되는 회전부재(440)를 포함할 수 있다.
스토퍼 유닛(400)은, 스키드 라인(150)을 따라 용접을 위하여 구름 이동되는 강관 파일(120)과 걸림되도록 하는 동시에, 용접이 완료된 강관파일조립체(선단확장구조물(110) 포함)를 강관 파일(120)의 진행 방향으로 계속 밀어주는(kick) 역할을 한다.
여기서, 회전부재(440)는, 힌지(441)를 중심으로 시소와 같이 일단부(440A) 및 타단부(440B)가 소정 각도 회전되도록 구비된다. 이때, 회전부재(440)의 일단부(440A)가 일측으로 회전되어 상측으로 돌출되면 스키드 라인(150)을 따라 구름 이동되는 강관 파일(120)의 외주면 일측과 걸림되고, 회전부재(440)의 타단부(440B)가 타측으로 회전되어 상측으로 돌출되면 강관 파일(120)의 외주면 타측을 밀게 된다.
따라서, 회전부재(440)의 높이는, 일측으로 회전된 후 정지할 때 스키드 라인(150)을 따라 이동되는 강관 파일(120)이 일단부(440A)에 의하여 걸림되고, 타측으로 회전된 후 정지할 때 강관 파일(120)이 타단부(440B)에 의하여 밀림되는 높이로 형성됨이 바람직하다.
강관 파일(120)은 회전부재(440)의 일단부(440A)에 의하여 걸림되어 용접 준비가 완료되고, 회전부재(440)의 타단부(440B)에 의하여 밀림되어 완성된 강관파일조립체의 완성 위치로 구름 이동되게 된다.
여기서, 회전부재(440)의 일단부(440A)에는 강관 파일(120)의 걸림시 충격을 흡수하는 완충부재(443)가 구비되고, 회전부재(440)의 타단부(440B)에는 강관 파일(120)의 밀림시 강관 파일(120)과의 마찰을 해소하는 마찰방지부재(445)가 구비될 수 있다. 완충부재(443)는 고무재질로 이루어짐이 바람직하고, 마찰방지부재(445)는 회전체로 구비됨이 바람직하다.
한편, 승강 다이(430)는, 하부 플레이트(410)의 상부에 고정되는 제1승강부(431)와, 제1승강부(431)의 상단에 회전 가능하도록 힌지(447) 고정된 제2승강부(433)와, 제2승강부(433)에 구비되되 제2승강부(433)를 승강시키는 유압 실린더부(도면부호 미표기)를 포함하고, 제2승강부(433)는 회전부재(440)에 힌지(449) 고정된다.
따라서, 상기 유압 실린더부가 작동되어 제2승강부(433)가 승강되면 회전부재(440)가 힌지(441)를 중심으로 소정 각도 회전되고, 이때, 제2승강부(433)는 제1승강부(431)와의 힌지(447) 연결된 부분을 중심으로 링크 운동을 하게 된다.
상기 스토퍼 유닛(400)이 강관 파일(120)의 일단부가 걸림되는 위치에 하나가 배치되는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 강관 파일(120)의 일단부 및 타단부가 걸림되는 위치에 각각 하나씩 배치되어도 무방하다. 즉, 스토퍼 유닛(400)은 강관 파일(120)의 일단부가 걸림되도록 용접 대차 유닛(200)에 근접하게 하나가 구비되고, 강관 파일(120)의 타단부가 걸림되도록 반대편에 하나가 구비될 수 있다.
한편, 용접 대차 유닛(200), 제1터닝 롤러 유닛(500), 제2터닝 롤러 유닛(300), 스토퍼 유닛(400) 등의 작동을 제어하는 제어 패널(미도시)이 용접 대차 유닛(200)에 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치를 이용한 용접 순서를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 크레인 또는 지게차 등을 이용하여 용접 대차 유닛(200)의 제1터닝 롤러 유닛(500)에 선단확장구조물(110)을 안착시킨 후 제어 패널을 조작하여 용접 위치로 이동시킨다.
다음으로, 작업자는 스키드 라인(150)에 배열된 복수개의 강관 파일(120) 중 하나를 용접 위치로 구름 이동시킨다. 이때, 구름 이동된 강관 파일(120)은 스토퍼 유닛(400)에 의하여 걸림되어 용접 위치에 정확하게 걸림된다.
그리고, 작업자는 용접위치에 이동된 선단확장구조물(110) 및 강관 파일(120)을 각각 제어 패널을 조작하여 제1터닝 롤러 유닛(500) 및 제2터닝 롤러 유닛(300)을 승강 조절함으로써 용접 부위가 서로 매칭되도록 조정한다.
용접 부위가 정확하게 매칭되면, 토치 설치대(240)를 승강 조절하여 용접 토치(250)를 용접 부위로 이동시키고, 용접이 시작되면, 설정된 회전속도로 제1터닝 롤러 유닛(500)의 터닝 롤러(510) 및 제2터닝 롤러 유닛(300)의 회전체(340)를 회전시켜 용접을 시작한다.
용접이 완료되면 강관파일조립체를 완성 위치로 이동시키기 위하여, 제어 패널의 조작으로 스토퍼 유닛(400)을 작동시켜 회전부재(440)의 타단부인 마찰방지부재(445)로 하여금 강관 파일(120)의 타측을 밀어 구름 이동시킨다.
그러므로, 본 발명에 따른 강관파일조립체의 용접 자동화 장치(100)는, 종래 작업자가 수동적으로 실시했던 용접 공정을 자동화 구현함으로써 용접 공정에 소요되는 시간을 크게 단축함과 아울러, 균일하고 우수한 용접품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자의 작업 불편을 해소할 수 있는 이점을 가지게 되는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 용접 자동화 장치 110; 선단확장구조물
120: 강관 파일 150: 스키드 라인
200: 용접 대차 유닛 210: 대차 레일부
220: 이동 대차부 230: 승강 폴
240: 토치 설치대 250: 용접 토치
260: 승강 동력 전달부 270: 대차이동 동력 전달부
280: 이동 휠 290: 벨트
300: 제2터닝 롤러 유닛 310: 연결대
320: 고정 본체 330: 이동 본체
340: 회전체 350: 드라이빙 모터
360: 승강 리프터 400: 스토퍼 유닛
410: 하부 플레이트 420: 고정 다이
430: 승강 다이 431: 제1승강부
433: 제2승강부 440: 회전부재
440A: 회전부재의 일단부 440B: 회전부재의 타단부
441,447,449: 힌지 443: 완충부재
445: 마찰방지부재 500: 제1터닝 롤러 유닛
510: 터닝 롤러 520: 터닝 롤러 동력 전달부
530: 유압 제공모듈 540: 유압 리프터
550: 터닝 롤러 본체

Claims (20)

  1. 강관 파일의 구름 이동 경로인 한 쌍의 스키드 라인의 일측에 배치되고, 상기 강관 파일과 용접되는 선단확장구조물을 회전시키는 제1터닝 롤러 유닛을 구비한 용접 대차 유닛과;
    상기 한 쌍의 스키드 라인 사이에 배치되고, 상기 강관 파일과 상기 선단확장구조물을 용접하기 위하여 상기 강관 파일을 회전시키는 제2터닝 롤러 유닛과;
    상기 강관 파일의 구름 이동 경로 상에 상기 강관 파일과 걸림되도록 배치된 스토퍼 유닛을 포함하고,
    상기 스토퍼 유닛은,
    하부 플레이트와; 상기 하부 플레이트의 상부에 상하 수직으로 고정된 고정 다이와; 상기 고정 다이와 평행되도록 상기 하부 플레이트의 상부에 상하 수직으로 배치된 승강 다이와; 상기 고정 다이의 상단부에 힌지 고정되고, 상기 승강 다이와 연결되어 상기 힌지를 중심으로 회전되는 회전부재를 포함하고,
    상기 회전부재는, 상기 힌지를 중심으로 일단부 및 타단부가 소정 각도 회전되고,
    상기 회전부재의 일단부가 일측으로 회전되어 상측으로 돌출되면 상기 스키드 라인을 따라 구름 이동되는 상기 강관 파일의 외주면 일측과 걸림되고, 상기 회전부재의 타단부가 타측으로 회전되어 상측으로 돌출되면 상기 강관 파일의 외주면 타측을 밀어 상기 강관 파일을 구름 이동시키는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용접 대차 유닛은,
    상기 제2터닝 롤러 유닛을 향하도록 배치된 한 쌍의 대차 레일부와;
    상기 대차 레일부 위를 이동하는 이동 대차부와;
    상기 이동 대차부의 상부에 배치되어 상기 선단확장구조물 및 상기 강관 파일을 용접하는 용접 토치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이동 대차부는,
    베이스와;
    상기 베이스의 하부에 배치되어 상기 대차 레일부의 상부를 따라 회전되는 복수개의 이동 휠과;
    상기 베이스의 상부에 배치되고, 상기 복수개의 이동 휠을 회전시키도록 동력을 제공하는 대차이동 동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수개의 이동 휠 중 적어도 어느 하나에는 벨트가 감김되는 풀리가 돌출 구비되고, 상기 대차이동 동력 전달부로부터 제공되는 회전력이 상기 벨트에 의하여 상기 이동 휠에 전달되는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 용접 토치부는,
    상기 베이스의 상부에 배치된 토치 설치대와;
    상기 토치 설치대에 설치된 용접 토치를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 토치 설치대는,
    상기 베이스의 상부에 상하 수직되게 배치된 승강 폴에 외팔보 형상으로 설치되고, 상기 승강 폴을 따라 상하 승강되는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 승강 폴에는 상기 토치 설치대의 일단부가 연결되되, 상기 토치 설치대의 상하 승강을 안내하는 가이드 레일이 구비된 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 승강 폴의 상단부에는 승강 동력 전달부가 배치되고,
    상기 승강 동력 전달부는 상기 토치 설치대의 일단부와 체인을 매개로 연결되어 상기 토치 설치대의 승강을 위한 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1터닝 롤러 유닛은,
    상기 베이스의 상부에 상하 승강 가능하게 배치된 터닝 롤러 본체와;
    상기 베이스의 상부에 배치되고, 상기 터닝 롤러 본체를 상하 승강시키는 유압 리프터와;
    상기 유압 리프터에 동력을 전달하는 유압 제공모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1터닝 롤러 유닛은,
    상기 터닝 롤러 본체의 상부에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 배치된 한 쌍의 터닝 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 한 쌍의 터닝 롤러 중 어느 하나는 상기 터닝 롤러 본체의 상부에 배치된 터닝 롤러 동력 전달부와 연결되어 상기 터닝 롤러 동력 전달부의 작동과 연동하여 회전되고, 나머지 터닝 롤러는 상기 터닝 롤러 동력 전달부의 작동과 무관한 외력에 의하여 자유 회전되는 아이들(idle) 롤러인 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2터닝 롤러 유닛은,
    상기 한 쌍의 스키드 라인과 직교되게 배치된 한 쌍의 연결대와;
    상기 한 쌍의 연결대의 양단부에 고정된 한 쌍의 고정 본체와;
    상기 한 쌍의 고정 본체 각각의 상부에 상하 승강 가능하게 배치된 이동 본체와;
    상기 이동 본체의 상부에 수평축을 기준으로 회전 가능하게 평행되도록 구비된 한 쌍의 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결대의 어느 일측에 배치된 적어도 하나의 상기 한 쌍의 회전체는 드라이빙 모터와 연결되어 동력을 제공받는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결대의 양단부 중 상기 용접 대차 유닛과 인접해 있는 상기 한 쌍의 회전체는 드라이빙 모터와 연결되어 동력을 제공받는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정 본체 각각에 배치되어 상기 이동 본체를 유압으로 상하 승강시키는 승강 리프터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전부재의 일단부에는 상기 강관 파일의 걸림시 충격을 흡수하는 완충부재가 구비되고, 상기 회전부재의 타단부에는 상기 강관 파일의 밀림시 상기 강관 파일과의 마찰을 해소하는 마찰방지부재가 구비된 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 완충부재는 고무재질로 이루어지고, 상기 마찰방지부재는 회전체인 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강 다이는,
    상기 하부 플레이트의 상부에 고정되는 제1승강부와;
    상기 제1승강부의 상단에 회전 가능하도록 힌지 고정된 제2승강부와;
    상기 제2승강부에 구비되되, 상기 제2승강부를 승강시키는 유압 실린더부를 포함하고,
    상기 제2승강부는 상기 회전부재에 힌지 고정된 것을 특징으로 하는 강관파일조립체의 용접 자동화 장치.
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