KR102085264B1 - 강관의 용접이음을 위한 보조장치 및 이를 이용한 강관의 현장시공 연결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 용접이음을 위하여 일렬로 배열된 강관의 내부를 따라 이동 가능한 주행유닛을 포함하고, 주행유닛이 원주방향을 따라 등간격으로 배열된 전륜들과 후륜들을 포함하며, 전륜들과 후륜들이 반경방향으로 동일하게 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전륜들과 후륜들을 이동시켜 용접으로 연결할 두 강관 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 밀착시키는 방식으로 두 강관의 중심을 용이하게 일치시킬 수 있는 보조장치, 그리고 이를 이용한 강관의 현장시공 연결방법을 제공한다.

Description

강관의 용접이음을 위한 보조장치 및 이를 이용한 강관의 현장시공 연결방법 {ASSISTANCE APPARATUS FOR WELDED JOINT OF STEEL PIPE AND METHOD FOR CONNECTING STEEL PIPE IN CONSTRUCTION SITE USING THE SAME}

본 발명의 실시예는 강관을 용접이음으로 서로 연결하는 데 사용되는 보조장치 및 이를 이용한 강관의 현장시공 연결방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상수도관이나 하수도관, 송유관, 가스관과 같이 유체 수송을 목적으로 하는 관으로는 강관, 주철관, 콘크리트관, 합성수지관 등이 사용되고, 관로가 상대적으로 큰 대형관으로는 이들 관 중에서도 강도와 경량성을 함께 갖춘 강관이 많이 사용된다.

강관은 영구적 이음 중 하나인 용접에 의하여 서로 연결된다. 강관의 용접이음을 위하여, 연결할 강관의 끝에는 베벨링(beveling) 작업에 의하여 루트(root)를 구성하는 개선면(開先面, 일정한 각도로 깎인 면)이 형성되고, 연결할 강관은 서로의 사이에 소정의 루트 갭(root gap)이 형성되도록 끝이 맞대어진다.

맞대어진 강관은 중심이 서로 일치하여야 하고 자중에 의하여 타원형으로 변형된 횡단면 형상을 원상(원형)으로 복원시켜야 하며 루트 갭이 일정하여야 용접이음 불량을 방지할 수 있다.

이와 같이 연결할 강관을 맞대는 작업에는 용접보조장치(welding assistance apparatus)가 사용된다. 그러나, 이전까지의 용접보조장치를 살펴보면, 구조적으로 복잡하여 제조가 어렵고 힘든 문제점이 있고, 하나의 장치가 중심 일치, 원상 복원 및 루트 갭 형성 기능을 모두 구비하고 있지 않아 강관을 맞대는 작업에 서로 다른 기능을 가진 둘 이상의 용접보조장치를 사용하여야 하는 문제점이 있으며, 루트 갭을 요구의 수준으로 형성하기도 쉽지 않은 데다 요구의 수준으로 유지하는 것도 어려운 문제점이 있다.

따라서, 이와 같은 문제점에 대한 개선책 마련이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1149871호(2012.05.29.) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0000707호(2016.01.05.)

본 발명의 실시예는 강관의 용접이음을 위하여 강관을 맞대는 작업을 간단한 구조에 의하여 편리하게 수행할 수 있는 보조장치 및 이를 이용한 강관의 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접이음을 위하여 일렬로 배열된 강관의 내부를 따라 이동 가능한 주행유닛과; 상기 주행유닛에 각각 설치되며, 배열된 상기 강관 중 용접으로 서로 연결할 두 강관이 맞대어지도록 상기 두 강관을 접근 시 루트 갭을 유지시키는 루트 갭 유지유닛 및 상기 두 강관의 끝 부분을 정렬하고 정형하는 정렬-정형유닛과; 상기 강관에 대한 상기 주행유닛의 위치를 고정시키는 홀딩유닛을 포함하고, 상기 주행유닛은, 상기 루트 갭 유지유닛과 상기 정렬-정형유닛이 각각 설치된 센터 프레임과; 상기 센터 프레임의 전방 및 후방에 각각 장착되고, 전후방향의 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 셋 이상의 전륜을 가진 전륜 어셈블리 및 셋 이상의 후륜을 가진 후륜 어셈블리를 포함하며, 상기 전륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 전륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 전륜 이동수단을 포함하고, 상기 후륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 후륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 셋 이상의 상기 전륜과 동일 반경 상에 위치하도록 이동시키는 후륜 이동수단을 포함함으로써, 상기 두 강관은 셋 이상의 상기 전륜 및 셋 이상의 상기 후륜이 상기 센터 라인에 대하여 이격되어 각각의 내주에 밀착되면 중심이 서로 일치되며, 상기 전륜 어셈블리 또는 상기 후륜 어셈블리는 상기 전륜 또는 상기 후륜을 회전시키는 구동수단을 더 포함하는, 강관의 용접이음을 위한 보조장치가 제공될 수 있다.

상기 루트 갭 유지유닛은, 상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 배열된 복수의 루트 갭 플레이트와; 복수의 상기 루트 갭 플레이트가 상기 두 강관 사이에 개재되거나 상기 두 강관 사이로부터 이탈되도록 복수의 상기 루트 갭 플레이트를 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 플레이트 이동수단을 포함할 수 있다.

상기 정렬-정형유닛은, 상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 정렬-정형블록과; 복수의 상기 정렬-정형블록이 상기 두 강관의 끝 부분에 밀착되거나 상기 두 강관의 끝 부분으로부터 이격되도록 복수의 상기 정렬-정형블록을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 제1이동수단을 포함할 수 있다.

복수의 상기 정렬-정형블록은 복수의 상기 루트 갭 플레이트 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.

상기 홀딩유닛은 상기 센터 프레임에 설치될 수 있다. 상기 홀딩유닛은, 상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 홀딩블록과; 복수의 상기 홀딩블록이 상기 강관에 밀착되거나 상기 강관으로부터 이격되도록 복수의 상기 홀딩블록을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 제2이동수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접이음을 위하여 일렬로 배열된 강관의 내부에 배치되는 센터 프레임과; 상기 센터 프레임의 전방 및 후방에 각각 장착되어 상기 센터 프레임이 배열된 상기 강관의 내부를 따라 이동 가능하도록 상기 센터 프레임에 이동성을 부여하는 전륜 어셈블리 및 후륜 어셈블리를 포함하고, 상기 전륜 어셈블리 및 상기 후륜 어셈블리는 각각 전후방향의 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 셋 이상의 전륜 및 셋 이상의 후륜을 포함하며, 상기 전륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 전륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 전륜 이동수단을 포함하고, 상기 후륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 후륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 셋 이상의 상기 전륜과 동일 반경 상에 위치하도록 이동시키는 후륜 이동수단을 포함함으로써, 배열된 상기 강관 중 용접으로 서로 연결할 두 강관은 셋 이상의 상기 전륜 및 셋 이상의 상기 후륜이 상기 센터 라인에 대하여 이격되어 각각의 내주에 밀착되면 중심이 서로 일치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 강관을 준비하는 단계와; 강관의 시공현장에서 준비된 상기 강관을 용접이음을 위하여 일렬로 배열하는 단계와; 상기한 바와 같은 주행유닛, 루트 갭 유지유닛, 정렬-정형유닛 및 홀딩유닛을 포함하는 보조장치를 배열된 상기 강관의 내부에 투입하고, 투입된 상기 보조장치를 용접으로 서로 연결할 두 강관 사이로 이동시키는 단계와; 이동된 상기 보조장치의 상기 주행유닛이 가진 전륜 및 후륜을 상기 두 강관 중 어느 하나 및 다른 하나에 각각 밀착시켜 상기 두 강관의 중심을 서로 일치시키는 단계와; 중심이 서로 일치된 상기 두 강관을 접근시키되 상기 루트 갭 유지유닛에 의하여 루트 갭이 유지된 상태로 맞대고, 상기 정렬-정형유닛에 의하여 상기 두 강관의 끝 부분을 정렬하고 정형하며, 상기 홀딩유닛에 의하여 상기 주행유닛의 위치를 고정시키는 단계와; 맞대어진 상기 두 강관을 용접하는 단계를 포함하는, 강관의 현장시공 연결방법이 제공될 수 있다.

상기 강관을 준비하는 단계는 강관 코팅장비에 의하여 내면과 외면이 코팅된 피복강관을 준비할 수 있다. 그리고, 상기 강관 코팅장비는, 강관의 단부를 지지하여 상기 강관을 수평 상태로 유지시키는 관단 지지장치와; 상기 관단 지지장치에 의하여 지지된 상기 강관의 내부로 상기 강관의 개방단을 통하여 진입되는 단수 또는 복수의 내부노즐을 가지며, 상기 내부노즐이 변위 및 FBE(fusion bonded epoxy) 분체도료 분출을 통하여 상기 강관에 대한 내면코팅을 수행하도록 구성된 내면코팅장치와; 상기 내면코팅장치에 의한 내면코팅 수행 시 상기 강관의 외부에 접근 가능한 단수 또는 복수의 외부노즐을 가지며, 상기 외부노즐이 변위 및 FBE 분체도료 분출을 통하여 상기 강관에 대한 외면코팅을 수행하도록 구성된 외면코팅장치를 포함할 수 있다.

상기 강관 코팅장비는, 가열장비에 의하여 약 250℃의 온도로 가열된 상태의 강관을 상기 관단 지지장치로 지지하고, 상기 내면코팅장치와 상기 외면코팅장치를 함께 작동시켜, 상기 관단 지지장치에 의하여 지지된 상기 강관에 대하여 FBE 분체도료로 내면코팅과 외면코팅을 동시에 수행함으로써, 다양한 크기와 형상의 강관(대형관, 소형관, 직관 또는 이형관)에 내면코팅층과 외면코팅층을 신속, 간편하게 형성할 수가 있다. 물론, 내면코팅과 외면코팅을 동시에 수행함에 따라 가열장비에 의한 추가 가열단계가 불필요하기 때문에, 코팅공정에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 데다, 먼저 코팅된 코팅층에 추가 가열단계로 인하여 불량이 발생되는 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. 즉, 종래에는, 외면코팅(또는, 내면코팅)을 완료하고 냉각단계를 거친 후 내면코팅(또는, 외면코팅)을 수행하여야 하는 점 때문에 냉각단계에 장시간이 소요되므로 그만큼 생산효율이 저하되는 문제가 있고, 코팅공정 시간을 단축하고자 냉각단계 수행 없이 내면코팅을 진행하면 내면코팅층(또는, 외면코팅층)에 고열로 인하여 불량이 발생되는 문제점이 있었는데, 이를 해소함으로써 양질의 피복강관을 제공할 수 있는 것이다.

상기 내면코팅장치는 상기 내부노즐이 상기 강관의 개방단 각각을 통하여 상기 강관의 내부로 함께 진입되어 상기 강관에 대한 내면코팅을 나누어서 수행하도록 복수로 구비될 수 있다.

상기 내면코팅장치는, 수평방향으로 배치되며, 선단 부분에 상기 내부노즐이 장착된 회전로드와; 상기 회전로드의 후단 부분에 연결되고, 상기 회전로드의 센터라인을 중심으로 상기 회전로드를 회전시키는 로드 회전유닛과; 상기 로드 회전유닛을 승강시키는 로드 수직이동유닛과; 상기 로드 수직이동유닛을 상기 회전로드의 길이방향을 따라 이동시키는 로드 수평이동유닛과; 상기 강관을 중심으로 상기 로드 수평이동유닛을 수평방향으로 회전시키는 로드 각도조절유닛을 포함할 수 있다.

상기 로드 수평이동유닛은, 상기 회전로드의 하방에 상기 회전로드와 나란한 방향으로 배치되고, 상면에 길이방향을 따라 이동로가 마련된 베이스 프레임과; 상기 이동로를 따라 이동 가능하며, 상기 로드 수직이동유닛이 장착된 수평이동대차와; 상기 수평이동대차를 이동시키는 대차 구동수단을 포함할 수 있다.

상기 대차 구동수단은, 상기 수평이동대차에 상기 이동로의 길이방향에 대하여 수평으로 직교하는 축을 중심으로 회전 가능하도록 장착된 구동 스프로킷 휠과; 상기 이동로의 길이방향 양쪽 단부에 양쪽 단부가 각각 고정된 상태로 상기 구동 스프로킷 휠의 상부에 감긴 체인과; 상기 수평이동대차에 상기 구동 스프로킷 휠의 하방 양옆에서 각각 상기 구동 스프로킷 휠과 나란한 방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 각각 하부에 상기 체인이 감기며, 상기 체인에 텐션을 부여하도록 배치된 아이들러 스프로킷 휠과; 상기 구동 스프로킷 휠을 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 로드 각도조절유닛은, 상기 베이스 프레임의 하방에 설치되고, 상기 강관을 중심으로 하는 동심원 상에 배치되며, 호 형상으로 형성된 복수의 가이드 레일과; 상기 베이스 프레임에 각각 장착되고, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 복수의 이동바퀴를 포함할 수 있다.

상기 외면코팅장치는 상기 외부노즐이 상기 강관의 외부에 복수 방향에서 함께 접근되어 상기 강관에 대한 외면코팅을 나누어서 수행하도록 복수로 구비될 수 있다.

상기 외면코팅장치는, 선단이 상기 강관의 외부를 향하도록 수평의 제1방향으로 배치되며, 선단 쪽에 상기 외부노즐이 상기 제1방향에 수직인 수평의 제2방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 붐과; 상기 외부노즐을 회전시키는 회전구동수단과; 상기 붐을 상기 제1방향으로 이동시키는 제1방향 이동유닛과; 상기 제1방향 이동유닛을 승강시키는 승강유닛과; 상기 승강유닛을 상기 제2방향으로 이동시키는 제2방향 이동유닛을 포함할 수 있다.

과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에 이용되는 보조장치를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에 이용되는 자동용접장치를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법의 일부 과정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 강관 코팅장비를 앞에서 본 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 강관 코팅장비를 위에서 본 구성도이다.
도 12는 도 10에 도시된 내면코팅장치를 나타내는 확대도이다.
도 13은 도 12의 E1 부분 확대도이다.
도 14는 도 10에 도시된 외면코팅장치를 나타내는 확대도이다.
도 15는 도 10에 도시된 외면코팅장치를 위에서 본 구성도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 강관 코팅장비의 작동을 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.

도 1에서 도면부호 P1 및 P2는 상호 용접이음을 위하여 일렬로 배열(정렬)된 제1강관 및 제2강관으로, 본 발명의 실시예에 따른 강관의 용접이음을 위한 보조장치(이하, 용접보조장치라 한다.)는 이렇게 배열된 강관을 맞대는 작업에 사용된다.

본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에는 용접으로 연결할 강관의 끝에 개선면을 형성하는 베벨러(beveler), 앞서 언급한 배열된 강관을 맞대는 작업을 위한 용접보조장치, 용접보조장치에 의하여 맞대어진 강관의 외면용접을 위한 자동용접장치와 웰딩하우스(welding house) 등이 이용될 수 있다.

용접보조장치(100)가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 용접보조장치(100)는, 일렬로 배열된 강관의 내부를 따라 왕복이동 가능한 주행유닛(10), 연결할 두 강관(P1, P2)이 맞대어지도록 두 강관(P1, P2)을 접근 시 루트 갭(G)을 유지시키는 루트 갭 유지유닛(20), 두 강관(P1, P2)의 끝 부분에 대하여 서로 정면으로 대향하도록 정렬하고 원상인 원형으로 정형하는 정렬-정형유닛(30), 그리고 강관에 대한 주행유닛(10)의 위치를 고정시키는 홀딩유닛(40)을 포함한다.

주행유닛(10)은, 루트 갭 유지유닛(20), 정렬-정형유닛(30) 및 홀딩유닛(40)이 각각 설치된 센터 프레임(101), 센터 프레임(101)의 전방 및 후방에 각각 장착된 전륜 어셈블리(102) 및 후륜 어셈블리(103)를 포함한다.

센터 프레임(101)는, 일정한 간격을 두고 서로 대향하는 전방 프레임(104)과 후방 프레임(105), 전방 프레임(104)과 후방 프레임(105) 사이에 배치된 중간 프레임(106), 그리고 전방 프레임(104)과 중간 프레임(106) 및 후방 프레임(105)과 중간 프레임(106)을 상호 간격이 유지되도록 결합하는 결합수단을 포함한다. 전방 프레임(104), 후방 프레임(105) 및 중간 프레임(106)은 크기가 서로 동일한 링 플레이트로 구성될 수 있다.

전륜 어셈블리(102)와 후륜 어셈블리(103)는 각각 전후방향의 센터 라인(CL)을 중심으로 하는 원주방향을 따라 등간격으로 배열된 셋 이상의 전륜(107)과 셋 이상의 후륜(108)을 포함한다. 전륜(107)들과 후륜(108)들은 크기가 서로 동일하도록 형성된다.

전륜 어셈블리(102)는 전륜(107)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되고 접근되는 방향(반경방향)으로 동일하게 이동시키는 전륜 이동수단(109)을 더 포함한다. 그리고, 후륜 어셈블리(103)는 후륜(108)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 전륜(107)들과 동일 반경 상에 위치하도록 이동시키는 후륜 이동수단(110)을 포함한다. 전륜 이동수단(109)과 후륜 이동수단(110)은 전륜(107)들과 후륜(108)들을 각각 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성되는 전륜 어셈블리(102)와 후륜 어셈블리(103)에 의하면, 주행유닛(10)을 이동시킬 수 있음은 물론이거니와, 전륜(107)들과 후륜(108)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되는 방향으로 이동시켜 두 강관(P1, P2) 중 어느 하나의 내주와 다른 하나의 내주에 각각 밀착시킴으로써 두 강관(P1, P2)의 중심을 서로 일치시킬 수 있다.

한편, 후륜 어셈블리(103)는, 후륜(108)들을 회전시키는 후륜 구동수단(111)을 더 포함한다. 후륜 구동수단(111)은 모터를 포함할 수 있다. 물론, 후륜 구동수단(111) 대신에 전륜(107)들을 회전시키는 전륜 구동수단을 구비할 수도 있다.

루트 갭 유지유닛(20)은 전방 프레임(104)과 중간 프레임(106) 사이에 장착된다. 루트 갭 유지유닛(20)은, 센터 라인(CL)을 중심으로 하는 원주방향을 따라 배열된 복수의 루트 갭 플레이트(112), 그리고 루트 갭 플레이트(112)들이 두 강관(P1, P2) 사이에 개재되거나 두 강관(P1, P2) 사이로부터 이탈되도록 루트 갭 플레이트(112)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 플레이트 이동수단(113)을 포함한다.

플레이트 이동수단(113)은 루트 갭 플레이트(112)들을 각각 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다.

루트 갭 유지유닛(20)에 의하면, 두 강관(P1, P2)은 루트 갭 플레이트(112)들을 사이에 두고 서로 밀착되므로, 두 강관(P1, P2) 사이에는 루트 갭 플레이트(112)들의 두께에 대응하는 루트 갭(G)이 형성되고, 루트 갭(G)은 두 강관(P1, P2) 사이의 루트 갭 플레이트(112)들에 의하여 유지된다.

정렬-정형유닛(30)은 루트 갭 유지유닛(20)과 마찬가지로 전방 프레임(104)과 중간 프레임(106) 사이에 장착된다.

정렬-정형유닛(30)은, 루트 갭 플레이트(112)들 사이에 위치하도록 센터 라인(CL)을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 정렬-정형블록(114), 그리고 정렬-정형블록(114)들이 두 강관(P1, P2)의 끝 부분에 밀착되거나 두 강관(P1, P2)의 끝 부분으로부터 이격되도록 정렬-정형블록(114)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 제1이동수단(115)을 포함한다.

정렬-정형블록(114)들은 강관과 접촉하는 부분에 각각 완충패드가 구비될 수 있다. 제1이동수단(115)은 정렬-정형블록(114)들을 각각 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다.

정렬-정형유닛(30)에 의하면, 두 강관(P1, P2)의 끝 부분에는 정렬-정형블록(114)들이 밀착되고, 두 강관(P1, P2)의 끝 부분은 밀착된 정렬-정형블록(114)들의 정형작용으로 인하여 서로 정면으로 대향하도록 정렬됨과 아울러 타원형으로 변형된 상태에서 원상인 원형으로 복원된다.

홀딩유닛(40)은 후방 프레임(105)과 중간 프레임(106) 사이에 장착된다. 홀딩유닛(40)은, 센터 라인(CL)을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 홀딩블록(116), 그리고 홀딩블록(116)들이 강관(도 1을 기준으로 제2강관)에 밀착되거나 강관으로부터 이격되도록 홀딩블록(116)들을 센터 라인(CL)에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 제2이동수단(117)을 포함한다.

홀딩블록(116)들은 강관과 접촉하는 부분에 각각 미끄럼방지패드 또는 완충패드가 구비될 수 있다. 제2이동수단(117)은 홀딩블록(116)들을 각각 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다.

홀딩유닛(40)에 의하면, 강관의 내주에는 홀딩블록(116)들이 밀착되고, 주행유닛(10)은 홀딩블록(116)들의 밀착에 따른 홀딩작용으로 인하여 위치가 고정된다.

자동용접장치(200)가 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 자동용접장치(200)는, 제1강관(P1)의 외주 또는 제2강관(P2)의 외주에 장착될 수 있게 폐쇄 시 원형 구조를 가지는 주행레일(201), 용접토치(260)가 장착된 상태에서 주행레일(201)을 따라 이동하면서 두 강관(P1, P2) 사이의 외면에 자동으로 원주 용접을 실시하는 자동용접 캐리지(250)를 포함한다.

주행레일(201)은 자동용접 캐리지(250)가 주행 가능하도록 강관의 외주에 장착된 레일(203)을 가진다. 레일(203)은 강관의 외주에 장착될 수 있게 복수로 분할된 구성을 가진다. 레일(203)은 레일 클램프(205)를 이용하여 복수의 분할된 단위 레일을 원형의 링 구조로 상호 연결하여 고정할 수 있게 구성된다. 레일(203)의 내측에는 강관의 외주에 밀착되는 복수의 스파이크(207)가 마련될 수 있다.

자동용접 캐리지(250)는, 바디부(251), 바디부(251)의 하부에서 레일(203)에 결합되어 레일(203)을 따라 이동하는 주행부(253), 바디부(251)의 전방에 장착되어 두 강관(P1, P2)에 대하여 용접을 실시하는 용접토치(260)가 장착되는 토치 클램프(265)를 포함한다.

바디부(251)는 대략 박스형 구조를 가지도록 구성될 수 있다. 바디부(251)의 내부에는 자동용접 캐리지(250)의 주행, 용접토치(260)의 작동 등 강관의 외면용접에 요구되는 제반 제어신호를 출력하는 용접 구동제어부가 마련된다.

용접 구동제어부는, 사전에 설정된 용접 제어프로그램에 따라 자동용접 캐리지(250)의 주행을 제어하고, 용접토치(260)의 좌우 또는 상하작동 및 위빙 등을 제어하며, 용접와이어 공급속도, 용접기 파워소스, 가스 공급장치 등 용접에 필요한 제반 장비의 작동 제어신호를 출력하여 제어하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 용접 구동제어부는, 통상의 컨트롤러와 같이 용접조건에 따라 설정되는 용접 제어프로그램이 저장되는 저장부, 저장부에 저장된 정보를 이용하여 작업자가 입력하는 조작신호에 따라 용접작동을 위한 신호를 연산하여 출력하는 중앙처리부를 포함할 수 있다. 물론, 용접 구동제어부는, 외부 컴퓨터에서 용접 프로그램 또는 기타 용접에 필요한 정보를 입력할 수 있게 구성하는 것이 바람직하고, 하기에서 설명하는 조작단말기의 신호에 따라 제어될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

바디부(251)의 전방에는 용접 구동제어부와 연결되어 용접토치(260)가 장착되는 토치 클램프(265)가 구비된다.

주행부(253)는, 바디부(251)의 하측의 좌우 양쪽에 각각 두 개씩 구비되고 레일(203)의 양쪽에 각각 결합되는 아이들러 롤러(254), 레일(203)의 어느 한쪽 기어치에 결합되어 구동기어(256), 바디부(251)의 내측에 구비되며 구동기어(256)를 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다. 레일(203)과 구동기어(256)는 랙과 피니언 구조로 상호 맞물리는 구조로 구성하는 것이 바람직하다.

바디부(251)의 전방에 설치되는 장착레버(252)는 바디부(251)의 양쪽에 구비된 아이들러 롤러(254) 중 어느 한쪽 아이들러 롤러(254)를 벌리거나 좁혀서 자동용접 캐리지(250)를 레일(203)에 탈착할 수 있게 구성된다.

바디부(251)의 전방에는 차단플레이트(257)를 추가로 설치하는 것도 가능하다. 차단플레이트(257)는 전방에서 용접토치(260)가 강관의 연결부를 용접 시 주행부(253) 측에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 구성된다.

용접토치(260)는 강관의 연결부를 용접하는 것인바, 토치 클램프(265)에 장착된 상태에서 강관의 연결부에 근접하도록 위치된 상태에서 용접을 실시할 수 있게 구성된다. 토치 클램프(265)는 용접토치(260)가 용접 구동제어부에 의하여 전후, 좌우회전 또는 위빙이 가능하도록 용접토치(260)를 지지한다.

용접토치(260)와 토치 클램프(265)는 용접전원 및 송급 와이어, 용접가스 등이 연결될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

자동용접장치(200)에는 부대장비(270)가 추가적으로 구비될 수 있다. 부대장비(270)로는 파워를 제공하는 메인 파워 구동유닛(272), 자동용접 캐리지(250)에 용접전원을 제공하는 용접기 파워 소스(273) 및 용접기 보조박스(274), 용접와이어를 공급하는 송급장치(275), 용접가스 공급장치 등이 구비된다. 이러한 부대장비(270)는 웰딩하우스의 내부에 탑재된 상태로 보관 가능하거나 사용 가능하도록 구성될 수 있다.

도면부호 277은 자동용접 캐리지(250)에 신호를 입력하여 용접작동을 조작할 수 있는 조작단말기이다.

웰딩하우스는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0094613호(2011.08.24 공개)에 제시된 것과 동일 또는 유사하게 구성될수 있다. 그러므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 8 및 도 9에는 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법의 일부 과정이 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법을 차례대로 살펴본다.

먼저, 연결할 강관들을 준비한다. 이 때, 준비되는 강관들은 내면 및 외면이 코팅된 피복강관이다. 형태에 따라서는 직관 및 이형관일 수 있다. 관로의 방향을 변경하여야 하는 곡선구간에서는 직관들이 이형관을 매개로 서로 연결된다. 도 10 내지 도 17에는 강관 코팅장비가 도시되어 있다. 준비되는 강관들은 도 10 내지 도 17에 도시된 강관 코팅장비에 의하여 내면 및 외면이 동시에 코팅될 수 있다. 이와 관련해서는 후술하기로 한다.

다음, 준비된 강관의 끝에 대한 베벨링 작업을 수행한다.(도 8 참조) 즉, 직각 상태인 강관의 끝을 베벨러(500)를 이용하여 V형 맞대기용접이 가능하도록 대략 20 내지 50도(바람직하게는, 30 내지 35도)로 가공한다. 베벨러(500)의 헤드(510)를 강관의 내부에 삽입한 상태에서 다수의 고정블록(520)을 확장시켜 강관에 베벨러(500)를 정착시킨 후, 주축(530)을 중심으로 비트(540)를 회전시키는 식으로 강관의 단부를 가공할 수 있다.

그 다음, 개선된 강관들을 시공구간에 서로 연결할 수 있게 일렬로 배치, 정렬한다. 그리고, 배열된 강관의 내부에 용접보조장치(100)를 투입하고, 투입된 용접보조장치(100)를 서로 연결할 두 강관(P1, P2) 사이로 이동시킨 다음, 두 강관(P1, P2)의 중심이 전륜 어셈블리(102)와 후륜 어셈블리(103)에 의하여 일치되고, 중심이 일치된 두 강관(P1, P2)의 루트 갭(G)이 루트 갭 유지유닛(20)에 의하여 유지되며, 루트 갭(G)이 유지된 두 강관(P1, P2)의 끝 부분이 정렬-정형유닛(30)에 의하여 정렬됨과 아울러 정형된 상태로 두 강관(P1, P2)을 맞댄다.

다음, 맞대어진 두 강관(P1, P2) 중 어느 하나의 외주에 자동용접장치(200)를 장착하고, 두 강관(P1, P2) 사이의 외면을 용접한다.

강관의 외면용접은 자동용접 캐리지(250)를 작동시켜 자동용접 캐리지(250)를 주행레일(201)의 레일(203)을 따라 이동시키면서 자동원주용접을 실시한다.

자동원주용접을 실시할 때, 용접위치, 즉 용접 시작점으로부터 원주방향으로 강관의 둘레를 따라 분할된 각도(동일 각 분할 또는 다른 각 분할, 동일각과 다른각의 합성분할 등) 구간에 따라, 용접전압, 용접전류, 주행속도, 용접와이어 공급속도, 용접토치의 위빙속도, 위빙 폭, 위빙 드웰타임(dwell time), 토치각도, 토치 높이 등을 적절하게 변화시키면서 용접한다.

또한, 강관의 용접할 부분은 여러 패스(Pass)로 용접을 실시하게 되는바, 이와 같은 파라미터(parameter)의 변화는 각 패스마다 다르게 설정된 상태에서 진행하는 것이 바람직하다. 물론, 강관의 규격(관경, 두께, 재질 등)에 따라서도 용접조건이 달라지도록 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 용접 제어설정은 앞서 설명한 자동용접 캐리지(250)의 용접 구동제어부에 용접조건에 따라 설정된 용접 프로그램들이 입력되어 있는 상태에서 작업자가 조작단말기를 이용하여 강관의 규격(관경, 두께 등), 용접패스, 용접방향 등의 용접조건(선택 명령)을 입력시키면 명령조건에 맞게 로딩된 용접 프로그램에 의하여 자동용접 캐리지(250)를 포함한 용접장비들이 자동으로 작동되면서 강관의 연결부의 외면에 자동용접을 실시할 수 있게 된다.

한편, 자동용접장치(200)를 이용하여 보다 신속하게 용작작업을 진행하기 위해서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 주행레일(201)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착하여 동시에 용접할 수도 있다. 즉, 주행레일(201)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착한 상태에서, 한쪽 자동용접 캐리지(250A)로 두 강관(P1, P2) 사이의 한쪽 반원 구간을 용접하고, 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)로 두 강관(P1, P2) 사이의 다른 쪽 반원 구간을 동시에 용접하는 것이다. 이 때, 두 자동용접 캐리지(250A)(250B)의 간섭을 방지하기 위하여, 하진용접을 실시하는 경우, 한쪽 자동용접 캐리지(250A)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 한쪽(도면에서 좌측) 하측방향(①)으로 먼저 용접을 시작한 후 일정 정도 이동하면, 이어서 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 다른 쪽(도면에서 우측) 하측방향(②)으로 이동시키면서 용접을 실시한다. 물론, 상진용접을 실시하는 경우에는 강관의 연결부의 최하점을 중심으로 양쪽으로 설명한 하진용접방법과 동일한 방법으로 진행한다.

마지막에는, 양쪽 구간에서 각각 용접하여 만나는 부분을 어느 한쪽 자동용접 캐리지(250A 또는 250B)를 이용하여 마무리 용접하여 처리한다.

용접작업 조건에 따라서는 웰딩하우스를 설치한 상태에서 용접을 실시한다.

자동용접장치(200)로 두 강관(P1, P2) 사이의 외면을 다수의 패스로 용접하는 경우, 1패스 또는 그 이상의 용접이 완료되면, 자동용접장치(200)는 계속하여 해당 외면을 용접하고, 용접보조장치는 다음으로 연결할 두 강관의 사이로 이동시킨 후, 다음으로 연결할 두 강관을 맞댐으로써, 다음으로 연결할 두 강관의 사이에서 강관의 외면용접이 연속적으로 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

도 10 내지 도 17에 도시된 강관 코팅장비는 직관이나 이형관 형태의 강관에 대하여 크기에 상관없이 내면코팅이나 외면코팅을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 코팅공정에 강관을 약 250℃의 온도로 가열하여야 하는 단계가 요구되는 FBE(fusion bonded epoxy) 분체도료에 의하여 강관의 내면코팅과 외면코팅을 동시에 수행하는 데 보다 유리하게 사용될 수 있다. 참고로, 강관의 코팅에 FBE 분체도료를 적용하면, 초고내식성 및 내약품성을 가진 피복강관을 제공할 수 있고, 정전도장(electrostatic coating)으로 코팅 시에 강관에 대한 우수한 부착성을 보장할 수 있다.

도 10 내지 도 17을 참조하면, 강관 코팅장비는 강관 코팅장비는 강관(P)의 내, 외면코팅을 위하여 강관(P)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)의 단부를 지지하여 강관을 설치바닥으로부터 이격시키는 관단 지지장치(A)를 포함한다. 아울러, 강관 코팅장비는, 관단 지지장치(A)에 의하여 지지된 강관에 대하여 내면코팅을 수행하는 내면코팅장치(B) 및 내면코팅장치(B)에 의한 내면코팅 시에 강관에 대하여 외면코팅을 수행하는 외면코팅장치(C)를 더 포함한다. 참고로, 강관의 단부라 함은 강관의 용접이음을 위하여 강관의 끝에 미도장 상태로 남겨 두는 부분을 의미하고, 설치바닥이라 함은 강관 코팅장비가 설치되는 바닥을 의미한다.

내면코팅장치(B)와 외면코팅장치(C)는 관단 지지장치(A)의 주위에 설치된다. 내면코팅장치(B)와 외면코팅장치(C)는 모두 둘 씩 구비된다. 두 내면코팅장치(B)는 관단 지지장치(A)의 주위에서 서로 대향하는 어느 두 위치에 각각 배치되고, 두 외면코팅장치(C)는 관단 지지장치(A)의 주위에서 서로 대향하는 다른 두 위치에 각각 배치될 수 있다.

관단 지지장치(A)는 강관의 단부를 하측에서 떠받치는 복수의 홀더를 포함한다. 홀더들은 설치바닥에 각각 세워진다. 홀더들은 강관이 수평 상태로 유지되도록 강관의 단부를 각각 지지한다. 일례로, 직관 또는 곡관 형태의 강관을 지지하는 경우에는 두 홀더를 이용하여 각각의 단부를 지지할 수 있다. 다른 예로, T자형 또는 십(十)자형의 강관을 지지하는 경우에는 셋 이상의 홀더를 이용하여 각각의 단부를 지지할 수 있다.

내면코팅장치(B) 각각은, 관단 지지장치(A)에 의하여 수평 상태로 지지된 강관의 내부로 강관의 개방단을 통하여 진입되는 단수 또는 복수의 내부노즐(B10)을 가지며, 내부노즐(B10)이 변위 및 FBE 분체도료 분출을 통하여 강관에 대한 내면코팅을 정확하게 수행하도록 구성된다. 두 내면코팅장치(B)는 내부노즐(B10)이 강관의 개방단 각각을 통하여 강관의 내부로 함께 진입되어 강관에 대한 내면코팅을 나누어서 수행한다.

이와 같은 내면코팅장치(B) 각각은 회전로드(B20), 로드 회전유닛(B30), 로드 수직이동유닛(B40), 로드 수평이동유닛(B50), 로드 각도조절유닛(B60)을 포함한다. 회전로드(B20)는 수평방향으로 배치된다. 회전로드(B20)는 선단 쪽에 내부노즐(B10)이 장착된다. 로드 회전유닛(B30)은 회전로드(B20)의 후단에 연결되어 회전로드(B20)를 회전로드(B20)의 센터라인을 중심으로 회전시킨다. 로드 수직이동유닛(B40)은 로드 회전유닛(B30)을 승강시킨다. 로드 수평이동유닛(B50)은 로드 수직이동유닛(B40)을 회전로드(B20)의 길이방향을 따라 이동시킨다. 로드 각도조절유닛(B60)은 강관을 중심으로 로드 수평이동유닛(B50)을 수평방향으로 회전시킨다.

여기에서, 회전로드(B20)는, 로드 수직이동유닛(B40)에 의하여 강관의 중심 높이로 승강됨과 아울러, 로드 각도조절유닛(B60)에 의하여 선단이 강관의 개방단과 대향하도록 회전된 상태에서, 로드 수평이동유닛(B50)에 의하여 전진되면, 강관의 내부로 진입된다. 강관의 내부로 진입된 회전로드(B20)를 로드 회전유닛(B30)에 의하여 일정한 속도로 회전시키면, 내부노즐(B10)이 함께 회전된다. 이 때, 내부노즐(B10)로부터 FBE 분체도료가 분출되면, 강관의 내면은 FBE 분체도료에 의하여 코팅된다. 내부노즐(B10)은 로드 수평이동유닛(B50)에 의하여 강관의 내부에서 전진되거나 후진되면서 FBE 분체도료를 분출할 수 있다.

내부노즐(B10)은 회전로드(B20)가 로드 회전유닛(B30)에 의하여 회전되는 때 FBE 분체도료를 주위로 분출하도록 배치된다.

로드 회전유닛(B30)은 회전모터를 포함할 수 있다. 로드 회전유닛(B30)의 회전모터는 회전로드(B20)의 후단에 직결될 수 있다. 또는, 로드 회전유닛(B30)의 회전모터는 회전로드(B20)의 후단에 감속기를 매개로 연결될 수 있다.

로드 수직이동유닛(B40)은 로드 회전유닛(B30)에 연결된 직선구동기구(B410)를 포함한다. 직선구동기구(B410)로는 리니어 액추에이터(linear actuator)나 유압실린더가 적용될 수 있다.

로드 수평이동유닛(B50)은 베이스 프레임(B510), 수평이동대차(B520) 및 대차 구동수단(B530)을 베이스 프레임(B510)은, 회전로드(B20)의 하방에 회전로드(B20)와 나란한 방향으로 배치되고, 상면에 길이방향을 따라 이동로가 마련된다. 수평이동대차(B520)는, 베이스 프레임(B510)의 이동로를 따라 이동 가능하며, 로드 수직이동유닛(B40)이 장착된다. 대차 구동수단(B530)은 수평이동대차(B520)를 이동시킨다.

수평이동대차(B520) 상에는 로드 수직이동유닛(B40)을 구성하는 마운팅 프레임(mounting frame, B420)이 장착된다. 그리고, 마운팅 프레임(B420)에는 직선구동기구(B410)가 장착된다. 이에 따라, 수직이동유닛(B40)은 수평이동대차(B520)에 장착된다. 마운팅 프레임(B420)은 하부가 수평이동대차(B520)의 상부에 결합된다. 직선구동기구(B410)는, 상하방향으로 배치되고, 가동부와 고정부(유압실린더의 경우, 피스톤 로드와 실린더 하우징에 대응) 중에서 가동부가 로드 회전유닛(B30)에 연결되고, 가동부와 고정부 중에서 고정부가 마운팅 프레임(B420)의 하부에 결합된다.

이와 같은 로드 수직이동유닛(B40) 및 로드 수평이동유닛(B50)에 의하면, 수평이동대차(B520)가 대차 구동수단(B530)에 의하여 베이스 프레임(B510) 상의 이동로를 따라 전진되거나 후진되면, 로드 수직이동유닛(B40)이 회전로드(B20) 및 로드 회전유닛(B30)과 함께 동일방향으로 이동되고, 내부노즐(B10)도 동일방향으로 이동된다.

베이스 프레임(B510)은, 상면이 편평하도록 형성된 상판을 포함하고, 상판의 상면에 이동로가 마련된다. 수평이동대차(B520)는 베이스 프레임(B510)의 이동로에 접촉되는 둘 이상의 주행바퀴(B521)를 포함한다. 베이스 프레임(B510)의 상판은 양옆의 하부에 평평한 형상의 안내면이 베이스 프레임(B510)의 길이방향을 따라 마련된다. 수평이동대차(B520)는 베이스 프레임(B510)의 좌우 양옆의 안내면에 각각 접촉되어 수평이동대차(B520)의 안정적 주행을 유도하는 복수의 보조바퀴(B522)를 더 포함한다.

도면부호 B531은 구동 스프로킷 휠(driving sprocket wheel)이고, B532는 롤러 체인(roller chain)이며, B533은 아이들러 스프로킷 휠(idler sprocket wheel)이고, B534는 구동모터로, 대차 구동수단(B530)은 이들을 포함한다.

구동 스프로킷 휠(B531)은, 수평이동대차(B520) 상에 장착되는바, 베이스 프레임(B510)의 이동로 길이방향에 대하여 수평으로 직교하는 축을 중심으로 하여 회전하도록 배치된다. 롤러 체인(B532)은 그 양쪽 단부가 이동로의 길이방향 양쪽 단부에 각각 고정된 상태로 구동 스프로킷 휠(B531)의 상부에 감긴다. 아이들러 스프로킷 휠(B533)은 두 개가 구비된다. 두 아이들러 스프로킷 휠(B533)은, 수평이동대차(B520)에 각각 구동 스프로킷 휠(B531)의 축과 나란한 방향의 축을 중심으로 회전하도록 장착되고, 각각 하부에 롤러 체인(B532)이 감기며, 롤러 체인(B532)에 텐션을 부여하도록 배치된다. 구동모터(B534)는 구동 스프로킷 휠(B531)을 양쪽 방향으로 회전시킨다. 구동모터(B534)를 작동시키면, 구동 스프로킷 휠(B531) 및 두 아이들러 스프로킷 휠(B533)이 롤러 체인(B532)을 따라 이동되고, 이로써 수평이동대차(B520)가 이동된다. 수평이동대차(B520)는 구동 스프로킷 휠(B531)의 회전방향에 따라 전진되거나 후진된다.

수평이동대차(B520)에는 내면코팅도료 탱크(B710)가 탑재되고, 내면코팅도료 탱크(B710)는 내부에 강관의 내면코팅에 사용할 양의 FBE 분체도료가 저장된다. 내부노즐(B10)과 내면코팅도료 탱크(B710)는 내면코팅도료 호스(B720)로 서로 연결되어, 내면코팅도료 탱크(B710)에 저장된 FBE 분체도료는 내면코팅도료 호스(B720)를 따라 내부노즐(B10)에 유실 없이 공급된다. 내면코팅도료 탱크(B710)와 내면코팅도료 호스(B720)는 내면코팅도료 공급유닛(B70)을 구성한다. 이러한 내면코팅도료 공급유닛(B70)은 내부노즐(B10)에 FBE 분체도료를 소정의 압력으로 공급하도록 구성된다.

로드 각도조절유닛(B60)은 복수의 가이드 레일(guide rail, B610) 및 복수의 이동바퀴(B620)를 포함한다. 가이드 레일(B610)들은 베이스 프레임(B510)의 하측으로 설치된다. 가이드 레일(B610)들은, 관단 지지장치(A)에 의하여 안정적으로 지지된 강관을 중심으로 하는 동심원 상에 배치되고, 호 형상으로 형성된다. 이러한 가이드 레일(B610)들은 설치바닥에 설치될 수 있다. 이동바퀴(B620)들은 베이스 프레임(B510)의 하부에 각각 장착된다. 이들 이동바퀴(B620)는 가이드 레일(B610)들 각각을 따라 이동 가능하도록 배치된다.

이와 같은 내면코팅장치(B)에 따르면, 로드 수직이동유닛(B40) 및 로드 각도조절유닛(B60)에 의하여 회전로드(B20)를 상하방향으로 이동(승강)시키고 수평방향으로 회전시켜 관단 지지장치(A)에 의하여 지지된 강관에 대한 내부노즐(B10)의 높이 및 각도를 자유롭게 조절할 수 있다. 그리고, 로드 수평이동유닛(B50)에 의하여 회전로드(B20)를 회전로드(B20)의 길이방향(수평방향)으로 이동시킴으로써, 내부노즐(B10)을 관단 지지장치(A)에 의하여 지지된 강관의 내부로 진입시킬 수 있고, 진입된 내부노즐(B10)의 위치를 적절히 변경시키면서 강관에 대한 내면코팅을 수행할 수 있다. 또한, 강관의 내부로 진입된 내부노즐(B10)을 로드 회전유닛(B30)에 의하여 회전시켜 강관의 내주를 따라 빠짐없이 FBE 분체도료를 코팅할 수 있다.

외면코팅장치(C) 각각은, 관단 지지장치(A)에 의하여 수평 상태로 지지된 강관의 외부에 접근되는 단수 또는 복수의 외부노즐(C10)을 가지며, 외부노즐(C10)이 변위 및 FBE 분체도료 분출을 통하여 강관에 대한 외면코팅을 정확하게 수행하도록 구성된다. 두 외면코팅장치(C)는 외부노즐(C10)이 강관의 외부에 서로 다른 방향에서 함께 접근되어 강관에 대한 외면코팅을 나누어서 수행한다.

이와 같은 외면코팅장치(C) 각각은 선단이 강관의 외부(외면)를 향하도록 수평의 제1방향으로 배치된 붐(boom, C20)을 포함한다. 이 같은 붐(C20)의 선단 부분에는 외부노즐(C10)이 제1방향에 수직인 수평의 제2방향으로 배치된 축을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 이에 의하면, 외부노즐(C10)을 상하방향으로 회전시킬 수 있다.

외면코팅장치(C) 각각은 회전구동수단(C30), 제1방향 이동유닛(C40), 승강유닛(C50) 및 제2방향 이동유닛(C60)을 더 포함한다.

회전구동수단(C30)은 상하로 회전 가능한 외부노즐(C10)을 양쪽 방향으로 회전시켜서 외부노즐(C10)의 각도를 조절한다. 회전구동수단(C30)은 회전모터를 포함한다. 회전구동수단(C30)의 회전모터는 외부노즐(C10)의 축에 직결될 수도 있고 감속기를 매개로 연결될 수도 있다. 회전구동수단(C30)에 의하면, 곡면으로 이루어진 강관의 외면에 대한 외부노즐(C10)의 각도(자세)를 외면코팅에 요구되는 최적의 각도로 자유롭게 변경할 수 있다.

외면코팅장치(C)에 있어서, 제1방향 이동유닛(C40)은 붐(C20)을 제1방향으로 이동시키고, 승강유닛(C50)은 제1방향 이동유닛(C40)을 상하방향으로 이동(승강)시키며, 제2방향 이동유닛(C60)은 승강유닛(C50)을 제2방향으로 이동시킨다.

제2방향 이동유닛(C60)은 고정프레임(C610), 제2방향 이동대차(C620) 그리고 대차 구동수단(C630)을 포함한다.

고정프레임(C610)은 설치바닥에 설치된다. 고정프레임(C610)은, 제2방향으로 배치되고, 상면이 편평하도록 형성된 상판을 포함한다. 고정프레임(C610)의 상판은 상면에 고정프레임(C610)의 길이방향(제2방향)을 따라 이동로가 마련된다. 아울러, 고정프레임(C610)의 상판은 양옆의 하부에 전반적으로 평평하도록 형성된 안내면이 고정프레임(C610)의 길이방향을 따라 마련된다.

제2방향 이동대차(C620)는 고정프레임(C610)의 이동로를 따라 이동 가능하게 구성된다. 제2방향 이동대차(C620)는, 고정프레임(C610)의 이동로에 접촉되는 복수의 주행바퀴(C621) 및 고정프레임(C610)의 좌우 양옆의 안내면에 각각 접촉되어 제2방향 이동대차(C620)의 안정적 주행을 유도하는 보조바퀴(C622)들을 포함한다.

제2방향 이동유닛(C60)의 대차 구동수단(C630)은, 고정프레임(C610)의 길이방향(제2방향) 양쪽 단부에 각각 제1방향의 축을 중심으로 회전 가능하도록 장착된 스프로킷 휠(C631, C632), 제2방향을 기준으로 제2방향 이동대차(C620)의 양쪽(즉, 앞쪽과 뒤쪽)에 길이방향 양쪽 단부가 각각 연결된 상태로 양쪽 스프로킷 휠(C631, C632)에 걸린 체인(롤러 체인, C633), 양쪽 스프로킷 휠(C631, C632) 중 어느 하나를 양쪽 방향으로 회전시키는 구동모터(C634)를 포함한다. 이 같은 제2방향 이동유닛(C60)의 대차 구동수단(C630)에 있어서, 구동모터(C634)는 어느 한쪽의 스프로킷 휠(C631)의 축에 직결될 수 있다. 또는, 어느 한쪽의 스프로킷 휠(C631)을 더블 스프로킷 휠로 구성하고, 구동모터(C634)의 축에 구동 스프로킷 휠을 장착하며, 더블 스프로킷 휠의 두 스프로킷 중 어느 하나 및 구동 스프로킷 휠에 별도의 체인을 걸어서, 구동모터(C634)의 힘을 제2방향 이동대차(C620)에 제공할 수 있다. 이 경우, 더블 스프로킷 휠의 두 스프로킷 중 다른 하나에는 제2방향 이동대차(C620)에 연결된 체인(C633)이 걸린다.

승강유닛(C50)은, 제2방향 이동대차(C620) 상에 상하방향으로 세워진 수직프레임(C510), 수직프레임(C510)에 상하 이동 가능하게 장착된 승강부재(C520) 및 승강부재(C520)를 이동시키는 승강구동수단(C530)을 포함한다.

승강부재(C520)는 수직프레임(C510)에 안내수단에 의하여 상하방향으로 정확히 이동 가능하게 결합될 수 있다.

승강구동수단(C530)은 슬라이더, 스프로킷 휠, 체인(롤러 체인) 및 구동모터를 포함할 수 있다. 승강구동수단(C530)에 있어서, 슬라이더는 수직프레임(C510)에 상하방향으로 이동 가능하게 결합되고, 스프로킷 휠은 수직프레임(C510)의 상부 쪽에 수평방향(제1방향)의 축을 중심으로 하여 회전 가능하도록 장착되며, 체인은 길이방향의 양쪽 단부가 슬라이더 및 승강부재(C520)에 각각 연결된 상태로 스프로킷 휠에 걸리고, 구동모터는 스프로킷 휠을 회전시킴으로써, 승강부재(C520)는 구동모터에 의한 스프로킷 휠의 회전방향에 따라 상승되거나 하강된다.

붐(C20)은 승강부재(C520)에 제1방향으로 이동 가능하게 장착되고, 제1방향 이동유닛(C40)은 붐(C20)을 이동시키는 붐 구동수단을 포함한다. 붐 구동수단은 리니어 액추에이터나 유압실린더를 포함할 수 있다. 또는, 붐 구동수단은 회전모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 붐(C20)에 전달하는 기어 또는 체인식의 전동기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기어식의 전동기구는, 붐(C20)에 제1방향으로 구비된 래크(rack) 및 승강부재(C520)에 래크와 맞물리도록 장착된 피니언(pinion)을 포함할 수 있다.

한편, 도시된 바는 없으나, 제2방향 이동대차(C620)에는 외면코팅도료 탱크가 탑재되고, 외면코팅도료 탱크에는 강관의 외면코팅을 위한 FBE 분체도료가 저장된다. 외부노즐(C10)과 외면코팅도료 탱크는 외면코팅도료 호스에 의하여 서로 연결되어, 외면코팅도료 탱크로부터의 분체도료는 외면코팅도료 호스를 따라 외부노즐(C10)에 공급된다. 외면코팅도료 탱크와 외면코팅도료 호스는 외면코팅도료 공급유닛을 구성한다. 이러한 외면코팅도료 공급유닛은 외부노즐(C10)에 FBE 분체도료를 소정의 압력으로 공급하도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 외면코팅장치(C)에 따르면, 붐(C20)이 제1과 제2방향 이동유닛(C40, C60) 및 승강유닛(C50)에 의하여 수평방향(제1과 제2방향) 및 수직(상하)방향으로 이동되기 때문에, 외부노즐(C10)을 관단 지지장치(A)에 의하여 지지된 강관의 외면에 외면코팅을 위한 최적의 간격을 두고 접근시킨 상태로 강관의 외면을 따라 이동시키면서 FBE 분체도료를 코팅할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

P1, P2 : 강관
10 : 주행유닛
20 : 루트 갭 유지유닛
30 : 정렬-정형유닛
40 : 홀딩유닛
101 : 센터 프레임
102 : 전륜 어셈블리
103 : 후륜 어셈블리
107 : 전륜
108 : 후륜
109 : 전륜 이동수단
110 : 후륜 이동수단
111 : 후륜 구동수단
112 : 루트 갭 플레이트
113 : 플레이트 이동수단
114 : 정렬-정형블록
115 : 제1이동수단
116 : 홀딩블록
117 : 제2이동수단
A : 관단 지지장치
B : 내면코팅장치
C : 외면코팅장치

Claims (8)

1. 용접이음을 위하여 일렬로 배열된 강관의 내부를 따라 이동 가능한 주행유닛과;
   상기 주행유닛에 각각 설치되며, 배열된 상기 강관 중 용접으로 서로 연결할 두 강관이 맞대어지도록 상기 두 강관을 접근 시 루트 갭을 유지시키는 루트 갭 유지유닛 및 상기 두 강관의 끝 부분을 정렬하고 정형하는 정렬-정형유닛과;
   상기 강관에 대한 상기 주행유닛의 위치를 고정시키는 홀딩유닛을 포함하고,
   상기 주행유닛은, 상기 루트 갭 유지유닛과 상기 정렬-정형유닛이 각각 설치된 센터 프레임과; 상기 센터 프레임의 전방 및 후방에 각각 장착되어 서로 전후방향으로 이격되고, 각각 전후방향의 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 셋 이상의 전륜 및 셋 이상의 후륜을 가지되, 셋 이상의 상기 전륜 및 셋 이상의 상기 후륜의 크기가 서로 동일한 전륜 어셈블리 및 후륜 어셈블리를 포함하며,
   상기 전륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 전륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 전륜 이동수단을 포함하고,
   상기 후륜 어셈블리는 셋 이상의 상기 후륜을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 셋 이상의 상기 전륜과 동일 반경 상에 위치하도록 이동시키는 후륜 이동수단을 포함함으로써,
   상기 두 강관은 셋 이상의 상기 전륜 및 셋 이상의 상기 후륜이 상기 센터 라인에 대하여 이격되어 서로 동일 반경 상에 위치한 상태로 각각의 내주에 밀착되면 중심이 서로 일치되며,
   상기 전륜 어셈블리 또는 상기 후륜 어셈블리는 상기 전륜 또는 상기 후륜을 회전시키는 구동수단을 더 포함하는,
   강관의 용접이음을 위한 보조장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 루트 갭 유지유닛은,
   상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 배열된 복수의 루트 갭 플레이트와;
   복수의 상기 루트 갭 플레이트가 상기 두 강관 사이에 개재되거나 상기 두 강관 사이로부터 이탈되도록 복수의 상기 루트 갭 플레이트를 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 플레이트 이동수단을 포함하는,
   강관의 용접이음을 위한 보조장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 정렬-정형유닛은,
   복수의 상기 루트 갭 플레이트 사이에 위치하도록 상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 정렬-정형블록과;
   복수의 상기 정렬-정형블록이 상기 두 강관의 끝 부분에 밀착되거나 상기 두 강관의 끝 부분으로부터 이격되도록 복수의 상기 정렬-정형블록을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 블록 이동수단을 포함하는,
   강관의 용접이음을 위한 보조장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 정렬-정형유닛은,
   상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 정렬-정형블록과;
   복수의 상기 정렬-정형블록이 상기 두 강관의 끝 부분에 밀착되거나 상기 두 강관의 끝 부분으로부터 이격되도록 복수의 상기 정렬-정형블록을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 동일하게 이동시키는 블록 이동수단을 포함하는,
   강관의 용접이음을 위한 보조장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀딩유닛은, 상기 센터 프레임에 설치되고,
   상기 센터 라인을 중심으로 하는 원주방향을 따라 동일 간격으로 배열된 복수의 홀딩블록과;
   복수의 상기 홀딩블록이 상기 강관에 밀착되거나 상기 강관으로부터 이격되도록 복수의 상기 홀딩블록을 상기 센터 라인에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 블록 이동수단을 포함하는,
   강관의 용접이음을 위한 보조장치.
6. 삭제
7. 강관을 준비하는 단계와;
   강관의 시공현장에서 준비된 상기 강관을 용접이음을 위하여 일렬로 배열하는 단계와;
   청구항 1에 기재된 주행유닛, 루트 갭 유지유닛, 정렬-정형유닛 및 홀딩유닛을 포함하는 보조장치를 배열된 상기 강관의 내부에 투입하고, 투입된 상기 보조장치를 용접으로 서로 연결할 두 강관 사이로 이동시키는 단계와;
   이동된 상기 보조장치의 상기 주행유닛이 가진 셋 이상의 전륜 및 셋 이상의 후륜을 상기 두 강관 중 어느 하나의 내주 및 다른 하나의 내주에 각각 밀착시켜 상기 두 강관의 중심을 서로 일치시키는 단계와;
   중심이 서로 일치된 상기 두 강관을 접근시키되 상기 루트 갭 유지유닛에 의하여 루트 갭이 유지된 상태로 맞대고, 상기 정렬-정형유닛에 의하여 상기 두 강관의 끝 부분을 정렬하고 정형하며, 상기 홀딩유닛에 의하여 상기 주행유닛의 위치를 고정시키는 단계와;
   맞대어진 상기 두 강관을 용접하는 단계를 포함하는,
   강관의 현장시공 연결방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 강관을 준비하는 단계는 강관 코팅장비에 의하여 내면과 외면이 코팅된 피복강관을 준비하고,
   상기 강관 코팅장비는, 강관의 단부를 지지하여 상기 강관을 수평 상태로 유지시키는 관단 지지장치와; 상기 관단 지지장치에 의하여 지지된 상기 강관의 내부로 상기 강관의 개방단을 통하여 진입되는 적어도 하나 이상의 내부노즐을 가지며, 상기 내부노즐이 변위 및 FBE 분체도료 분출을 통하여 상기 강관에 대한 내면코팅을 수행하도록 구성된 내면코팅장치와; 상기 내면코팅장치에 의한 내면코팅 수행 시 상기 강관의 외부에 접근 가능한 적어도 하나 이상의 외부노즐을 가지며, 상기 외부노즐이 변위 및 FBE 분체도료 분출을 통하여 상기 강관에 대한 외면코팅을 수행하도록 구성된 외면코팅장치를 포함하는,
   강관의 현장시공 연결방법.

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