KR102195741B1

KR102195741B1 - 용접 h형강의 자동 조립 시스템

Info

Publication number: KR102195741B1
Application number: KR1020200136635A
Authority: KR
Inventors: 채일수
Original assignee: 주식회사 아이에스중공업; (주)아이에스산업
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2020-12-28

Abstract

본 발명은 강판을 재단하여 상하플랜지와 웨브를 제작한 후 이들을 용접으로 조립하여 H형강을 제작하는 과정이 자동적으로 이루어질 수 있도록 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템에 관한 것으로서, 플랜지부재와 웨브부재를

단면 형상으로 정렬시키는 정렬부와, 정렬된 플랜지부재와 웨브부재의 각 선단부를 H 단면의 형상으로 가조립시키는 선단가조립부 및, 플랜지부재와 웨브부재의 사이를 본용접하여 H형강을 제작 완료시키는 본조립부로 이루어지고, 정렬부와 선단가조립부의 사이 및 선단가조립부와 본조립부 사이에 롤러컨베이어가 각 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

용접 H형강의 자동 조립 시스템{AUTOMATIC ASSEMBLY SYSTEM OF WELDED H-BEAM}

본 발명은 건축물의 기둥과 보부재 등 구조부재로 사용되는 H형강을 제작하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 강판을 재단하여 상하플랜지와 웨브를 제작한 후 이들을 용접으로 조립하여 H형강을 제작하는 과정이 자동적으로 이루어질 수 있도록 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템에 관한 것이다.

상하의 플랜지와 중간의 웨브로 이루어진 H형강은 단면성능이 우수하기 때문에 건축물의 기둥과 보 등 중요한 구조부재로 널리 사용된다. 이러한 H형강은 통상적으로 열간 압연방식으로 제작되는 것으로서, 그 규격이 획일적으로 제한되어 생산되고 있다.

따라서 이러한 규격화된 H형강을 휨하중과 전단하중이 복합적으로 작용하는 보부재로 사용하게 되는 경우, 플랜지와 웨브 중 어느 하나는 과다설계가 될 수 밖에 없는 문제점이 있다.

이러한 열간 압연 H형강의 문제점을 해결하기 위하여 강판으로 플랜지와 웨브를 재단한 후, 이들을 용접하여 조립 제작하는 용접 H형강이 개발되어 사용되고 있다.

그런데 이러한 용접 H형강의 제작은 일반적으로 수직 제작방식으로 이루어지는 것으로서, 구체적으로 먼저 T-Bar 형상으로 조립한 후, 다시 나머지 플랜지를 대어 H형태로 조립하고, 이를 용접지그로 이동시킨 후. 한 포인트씩 돌려가면 4번에 걸쳐 용접하는 방식으로 이루어진다. 따라서 용접변형이 심하게 발생되고 생산성이 매우 낮은 문제점이 있게 된다.

다른 한편으로, 본 출원인은 소위 'IEB'로 불리는 것으로서, 웨브에 엠보싱을 형성시켜 웨브의 전단내력을 증대시킴으로써 상기 웨브의 두께를 줄일 수 있는 도 1의 중간부 요철형 웨브를 용접빔을 개발한 바 있다.

상기의 IEB는 웨브의 중간부분을 연속적으로 프레싱하여 상하단에는 평탄부가 형성되고 중간부분에는 엠보싱이 형성되도록 함으로써, 웨브의 두께를 줄여 강재 사용량을 절감시키면서도 용접빔의 전단내력을 향상시킨다.

그런데 상기와 같이 웨브에 엠보싱이 형성된 경우는 운반성이 저하되어 일반적인 용접 H형강의 제작방법 적용에도 쉽지 않게 될 뿐더러, 웨브에 엠보싱을 형성시키기 위한 프레싱에 의해 평탄부가 울게 된 경우, 제작과정 중 이를 교정하는 별도의 작업을 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

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본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용접 H형강이 수평방식으로 조립되도록 하면서, 상하부플랜지가 동시에 용접되도록 함으로써 용접변형을 최소화시키고 부재의 이동경로를 최소화시켜 생산성을 향상시키고 제작시간을 단축시킬 수 있는 용접 H형강의 자동 조립 시스템을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 웨브가 평탄한 용접 H형강은 물론 웨브에 엠보싱이 구비된 용접 H형강의 제작이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐 아니라, 엠보싱 형성을 위한 프레싱에 의해 상하단부가 울게 된 웨브에 대한 별도의 교정작업이 없더라도 직선도를 유지하면서 용접 조립이 이루어져 고품질의 용접 H형강이 제작될 수 있는 용접 H형강의 자동 조립 시스템을 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 플랜지부재와 웨브부재를

단면 형상으로 정렬시키는 정렬부와, 정렬된 플랜지부재와 웨브부재의 각 선단부를 H 단면의 형상으로 가조립시키는 선단가조립부 및, 플랜지부재와 웨브부재의 사이를 본용접하여 H형강을 제작 완료시키는 본조립부로 이루어지고, 정렬부와 선단가조립부의 사이 및 선단가조립부와 본조립부 사이에 롤러컨베이어가 각 설치되는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템이 제공된다.

상기 정렬부는 거치대가 구비된 정렬베드와, 거치대에 놓여진 플랜지부재를 수직으로 세우는 세움유닛으로 구성시킬 수 있고, 이때 상기 세움유닛은, 정렬베드에 고정 설치되는 고정세움유닛과, 정렬베드에 설치된 가이드레일을 따라 이동하면서 고정세움유닛과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동세움유닛으로 구성시킬 수 있다.

아울러, 상기 세움유닛은, 정렬베드에 설치되는 세움몸체와, 상하로 회동 가능하도록 세움몸체의 하부에 힌지결합되는 세움대와, 세움대를 회동시키는 것으로서 세움몸체의 하부 후방에 설치되어 세움대와 연결된 세움잭 및, 플랜지부재가 수직으로 세워진 상태를 유지시키는 세움유지수단으로 구성시킬 수 있다.

또한 상기 세움유지수단은, 세움몸체에 설치되는 마그네틱과, 상기 마그네틱의 양 측에 위치하는 것으로서 마그네틱의 외면보다 돌출된 세움지지롤로 구성시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 선단가조립부는, 웨브부재와 플랜지부재의 선단부를 설정된 위치에 놓여지도록 하는 선단기준편과, 선단기준편의 후방에 설치되어 웨브부재의 높이를 조절하고 지지하는 웨브지지롤 및, 웨브지지롤의 양 측에 설치되어 플랜지부재를 웨부재의 양 측단에 밀착시키는 플랜지가이드롤이 포함되도록 구성시킬 수 있다. 이때 상기 선단기준편과 웨브지지롤은 승하강이 가능하도록 구성시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본조립부는, 플랜지부재의 상하단을 잡아주는 플랜지클램핑유닛과, 웨브부재와 플랜지부재를 용접하여 본조립하는 조립유닛 및, 이들 플랜지클램핑유닛과 조립유닛이 설치되는 조립베드로 이루어지고, 그중 조립유닛은, 조립베드에 고정 설치되는 고정조립유닛과, 조립베드에 설치된 가이드레일을 따라 이동하면서 고정조립유닛과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동조립유닛으로 이루어진다.

이때 상기 플랜지클램핑유닛은, 플랜지부재의 하단이 거치되는 하부고정롤과, 하부고정롤의 상부에서 상하 이동 가능하도록 설치되어 플랜지부재의 상단을 가압하는 상부이동롤로 구성시킬 수 있고, 상기 조립유닛은, 웨브부재의 측단 하면을 지지하면서 웨브부재의 위치를 조정하는 웨브센터링유닛과, 플랜지부재를 웨브부재의 측단에 밀착시키는 플랜지밀착유닛과, 웨브센터링유닛의 상부에 위치하면서 웨브부재의 측단 상면을 가압하는 웨브클램핑유닛 및, 플랜지부재와 웨브부재 사이를 용접하는 용접수단으로 구성시킬 수 있다.

아울러, 상기 웨브센터링유닛은, 조립베드에 설치되는 센터링몸체와, 센터링몸체에 설치되는 롤설치대 및, 롤설치대의 상단에 설치되어 웨브부재의 측단 하면을 지지하면서 구름되는 웨브센터링롤로 구성시킬 수 있고, 상기 플랜지밀착유닛은, 조립베드에 고정 설치되는 밀착몸체와, 밀착몸체에 설치되어 플랜지부재의 외측면을 가압하는 플랜지밀착롤로 구성시킬 수 있으며, 상기 웨브클램핑유닛은, 조립베드에 고정설치되는 클램핑몸체와, 클램핑몸체에 설치되는 롤설치대 및, 롤설치대의 하단에 설치되어 웨브부재의 측단 상면을 가압하면서 구름되는 웨브클램핑롤로 구성시킬 수 있다. 이와 더불어 상기 웨브클램핑유닛의 롤설치대에는, 플랜지부재의 상부에 역변형을 가하는 용접가이드롤을 더 설치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 조립베드의 후방에, 플랜지부재가 조립유닛에 진입하는 것을 안내하는 플랜지가이드유닛과 웨브부재의 높이가 조절되어 조립유닛에 진입하도록 안내하는 웨브가이드유닛으로 이루어진 가이드수단이 더 설치된다.

본 발명은 플랜지부재를 수직으로 세워 웨브부재에 용접시키는 수평방식으로 조립하여 용접 H형강을 제작하기 때문에, 양측 플랜지가 동시에 용접됨으로써 용접의 횟수를 줄일 수 있으며 용접변형을 최소화시킬 수 있다.

아울러 본 발명은 웨브부재와 플랜지부재의 각 선단부만을 가조립한 후, H형상의 자동셋팅 및 자동용접을 통해 본조립이 이루어지도록 하고 있어 작업인력이 최소화되고 제작시간이 대폭 단축되어 원가를 절감시킬 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 웨브가 민판인 경우는 물론 웨브의 중간부분에 엠보싱이 형성되어 있는 경우에 상기 엠보싱에 대한 손상 내지 변형없이 조립이 이루어지므로 범용성을 가지고 있으며, 아울러 웨브부재에 엠보싱을 형성시키기 위한 프레스작업 과정중에 발생될 수 있는 양 측단부의 변형을 자연스럽게 교정시켜주기 때문에 고품질의 용접 H형강을 제작할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 의해 제작되는 용접 H형강 중의 하나인 IEB(중간부 요철형 웨브를 용접빔)의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 조립 시스템에 관한 전체적인 사시도이다.
도 3은 상기 조립 시스템의 정렬부에 관한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A부분에 대한 단면도이다.
도 5는 상기 정렬부의 작동에 관한 설명도이다.
도 6은 상기 정렬부에 의해 웨브부재와 플랜지부재가 정렬된 상태의 평면도 및 단면도이다.
도 7은 상기 조립 시스템의 선단가조립부에 관한 사시도이다.
도 8은 상기 선단가조립부에 의해 웨브부재와 플랜지부재가 가조립된 상태의 평면도이다.
도 9는 상기 조립 시스템의 본조립부에 관한 사시도이다.
도 10은 상기 본조립부의 플랜지클램핑유닛에 관한 사시도이다.
도 11은 상기 플랜지클램핑유닛의 작동에 관한 설명도이다.
도 12는 상기 본조립부의 조립유닛에 관한 사시도이다.
도 13은 상기 조립유닛 중 고정조립유닛에 관한 사시도이다.
도 14는 상기 조립유닛 중 가동조립유닛에 관한 사시도이다.
도 15는 상기 조립유닛의 작동에 관한 설명도이다.
도 16은 상기 조립유닛에 구비된 용접가이드롤의 작용에 관한 설명도이다.
도 17은 상기 조립 시스템의 조립베드 후방에 설치되는 가이드수단에 관한 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 조립 시스템을 전체적으로 나타낸 것이다.

용접 H형강을 자동 조립시키기 위한 본 발명의 조립 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 정렬부(10)와 선단가조립부(20) 및 본조립부(30)로 이루어지고, 이들의 각 사이에는 롤러컨베이어(60)가 설치된다.

즉 본 발명의 조립 시스템은, 강판을 재단하여 설계된 폭의 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)를 정렬부(10)에서

단면의 형상으로 정렬시키고,

단면 형상으로 정렬된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가 선단가조립부(20)를 통과하면서 선단부가 H형상으로 되게 하여 본조립을 위한 임시세팅이 이루어지게 하며, 본조립부(30)에서는 이들 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 사이를 셋팅하고 본용접하여 용접 H형강의 제작을 완료시키는 과정으로 이루어진다.

도 3 내지 6은 그 중 정렬부(10)에 관한 일 실시예를 각 도시한 것으로서, 도 3은 정렬부(10)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A부분에 대한 단면도이며, 도 5는 정렬부(10)의 작동에 관한 설명도이고, 도 6은 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가

단면 형상으로 정렬이 완료된 상태에서의 정렬부(10)에 대한 평면도 및 단면도이다.

정렬부(10)는 플랜지부재(F)를 웨브부재(W)의 양 측단부쪽에 세운 후, 웨브부재(W)와의 조립이 완료될 때까지 상기 플랜지부재(F)가 세워진 상태를 그대로 유지시킬 수 있도록 구성되어야 하는 것으로서, 가장 바람직한 실시예로는, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가 놓여지는 정렬베드(11)와, 플랜지부재(F)를 수직으로 세우는 세움유닛(12)으로 이루어진다.

웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 정렬작업은 플랜지부재(F)의 세움이 먼저 완료된 후 웨브부재(W)가 놓여지는 방식으로 이루어진다.

구체적으로, 먼저 설정된 규격에 맞도록 재단된 플랜지부재(F)의 한 쌍이 천정 크레인 등의 양중수단에 의해 정렬베드(11)에 구비된 거치대(112)에 놓여지면, 세움유닛(12)은 상기 한 쌍의 플랜지부재(F)를 각기 바깥쪽으로 수직 세움시킴으로써 그 사이에 웨브부재(W)가 놓여질 수 있게 한다.

이러한 작동을 위한 세움유닛(12)은, 정렬베드(11)에 고정 설치되는 고정세움유닛(12A)과, 정렬베드(11)에 설치된 가이드레일(111)을 따라 이동하면서 고정세움유닛(12A)과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동세움유닛(12B)으로 이루어진다.

고정세움유닛(12A)과 가동세움유닛(12B)의 이격거리는 웨브부재(W)의 폭을 기준으로 하여 조정되며, 플랜지부재(F)의 두께를 감안하여 여유있게 설정되어야 한다.

이러한 각 세움유닛(12A,12B)은, 공통적으로 세움몸체(121)와 세움대(122), 그리고 세움대(122)의 작동을 위한 세움잭(123) 및, 세움유지수단으로 이루어지며, 여기에 가동세움유닛(12B)은 정렬베드(11)의 가이드레일(111)을 따라 가동세움유닛(12B)이 이동할 수 있도록 하는 세움유닛이동대(126) 및 가동잭(127)이 더 설치된다.

세움몸체(121)는 정렬베드(11)에 설치되어 세움대(122)와 세움잭(123) 및 세움유지수단의 설치면 내지 공간을 제공한다.

상기 세움대(122)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬베드(11)에 눕혀 놓여진 플랜지부재(F)를 세움몸체(121)에 설치된 세움유지수단에 부착시키는 세움면(122a)과, 세움몸체(121)의 하부와 힌지결합을 위한 결합편(122b) 및, 세움잭(123)의 로드와 연결을 위한 작동편(122c)을 각 구비한다. 따라서 세움대(122)는, 도 5에서 나타내고 있는 바와 같이, 세움잭(123)의 작동에 따라 상하로 회동하면서 플랜지부재(F)를 수직으로 세운다.

세움잭(123)은 상기와 같이 세움대(122)를 회동시키는 것으로서 세움몸체(121)의 하부 후방에 설치된다.

세움유지수단은 세움대(122)에 의해 수직으로 세워진 플랜지부재(F)가 다시 뉘여지지 않고 그 상태를 그대로 유지시킬 수 있도록 하는 것으로서, 다양한 수단이 고려될 수 있으나, 가장 바람직하게는 세움몸체(121)에 설치되는 마그네틱(124)과 상기 마그네틱(124)의 양 측에 위치하여 설치되는 한 쌍의 세움지지롤(125)로 이루어진다.

상기 마그네틱(124)은 세움된 강판의 플랜지부재(F)를 자력으로 당겨주는 인력수단(引力手段)으로 작용한다. 이에 반하여 세움지지롤(125)은 세워진 플랜지부재(F)를 지지하면서 상기 플랜지부재(F)가 롤러컨베이어(60)를 따라 전방으로 이동할 수 있도록 한다.

그런데 플랜지부재(F)가 마그네틱(124)에 직접 밀착되면 전방으로의 이동이 쉽지 않게 된다. 따라서 상기 세움지지롤(125)은, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 마그네틱(124)의 외면보다 돌출되도록 설치됨으로써 세워진 플랜지부재(F)가 마그네틱(124)에 직접 밀착되지 않고 간극(△)이 형성되도록 해야 한다.

양측의 세움유닛(12A,12B)에 의해 한 쌍의 플랜지부재(F) 각각이 상호 이격된 상태로 세움완료되면, 그 사이 공간의 거치대(112)에 웨브부재(W)를 눕혀 놓음으로써 정렬부(10)에서의 정렬이 완료된다. 도 6의 (b)은 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)가

단면 형상으로 정렬이 완료된 상태를 단면으로 도시한 것이다.

이와 같이 구성된 정렬부(10)는, 플랜지부재(F)의 세움작업이 용이하게 이루어지고 정렬된 부재들이 선단가조립부(20)로 이동되어 후속 작업이 이루어질 때까지 그 정렬된 상태가 유지될 수 있도록, 적어도 2개소 이상 설치되어야 한다.

도 7, 8은 선단가조립부(20)에 관한 일 실시예를 각 도시한 것으로서, 도 7은 선단가조립부(20)의 사시도이고, 도 8은 선단가조립부(20)의 작용을 설명하기 위한 평면도이다.

선단가조립부(20)는 정렬부(10)에 의해

단면 형상으로 정렬된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부를 H형상으로 가조립시킴으로서 본조립부(30)에서의 용접 조립작업이 원활하게 진행될 수 있게 한다.

선단가조립부(20)는 롤러컨베이어(60)를 통해 이동된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 각 선단부가 필요한 위치에 놓여진 상태에서 스폿용접 등 가용접을 통해 상기 선단부만이 H형상을 가지게 한다. 예컨대 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부가 일치되게 할 수도 있고, 용접 H형강의 단부에 대한 웨브 보강을 위해 웨브부재(W)보다 플랜지부재(F)가 더 돌출되게 할 수도 있다.

이러한 선단가조립부(20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 선단기준편(210)과 웨브지지롤(220) 및 플랜지가이드체(230)로 이루어진다.

선단기준편(210)은 상술한 바와 같이 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부를 설정된 위치에 놓여지도록 하는 것으로서 선단가조립부(20)의 최전방에 위치한다. 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)는 각 선단이 상기 선단기준편(210)에는 직접 맞닿거나 끼움재(232)를 매개로 간접적으로 맞닿게 된다. 도 8은 웨브 보강을 위해 웨브부재(W)보다 플랜지부재(F)가 더 돌출되게 한 경우를 예로 한 것의 평면도이다.

이러한 선단기준편(210)은 승하강이 가능하도록 구성된다. 따라서 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부에 대한 가조립이 완료되면 본조립부(30)로의 이동이 가능하도록 선단기준편(210)은 플랜지부재(F)의 하부로 하강하게 된다.

웨브지지롤(220)은 선단기준편(210)의 후방에 설치되는 것으로서, 정렬부(10)에 의해

단면 형상으로 정렬된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부가 H형상을 가지도록 웨브부재(W)를 상부로 이동시켜 가조립이 완료될 때까지 이를 지지한다. 이러한 웨브지지롤(220) 역시 제작하고자 하는 용접 H형강의 규격에 따라 그 높이가 달라져야 하므로 승하강이 가능하도록 구성된다.

플랜지가이드롤(231)은 웨브지지롤(220)의 양 측에 설치되어 플랜지부재(F)가 웨브부재(W)의 양 측단에 밀착되어 가조립 작업이 용이하게 진행될 수 있도록 함과 더불어 선단부가 가조립된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 전방 이동을 용이하게 한다.

선단부가 H형상으로 가조립된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)는 다시 롤러컨베이어(60)를 통해 본조립부(30)로 이동하게 된다.

도 9는 본조립부(30)에 관한 일 실시예의 사시도이다.

본 발명의 본조립부(30)는 플랜지클램핑유닛(33)과 조립유닛(34) 및 이들 플랜지클램핑유닛(33)과 조립유닛(34)이 설치되는 조립베드(32)로 이루어지며, 이들은 하우징(31) 내부에 설치된다.

도 10은 플랜지클램핑유닛(33)을 도시한 사시도이고, 도 11은 상기 플랜지클램핑유닛(33)에 의해 플랜지부재(F)가 파지되는 과정을 나타낸 설명도이다.

플랜지클램핑유닛(33)은 조립유닛(34)의 전후방에 각 설치되어 플랜지부재(F)의 상단과 하단을 동시에 잡아주어 용접수단(350)에 의한 용접이 이루어질때까지 플랜지부재(F)의 정위치가 유지되게 함과 더불어, 용접에 의한 조립이 완료된 용접 H형강에 대한 전방으로의 이동이 원활하게 이루어질 수 있게 한다.

이러한 플랜지클램핑유닛(33)은, 플랜지부재(F)의 하단이 거치되는 하부고정롤(331)과, 하부고정롤(331)의 상부에서 상하 이동 가능하도록 설치되어 플랜지부재(F)의 상단을 가압하는 상부이동롤(332)로 이루어진다.

따라서 도 11에 도시된 바와 같이, 선단가조립부(20)에 의해 H 단면 형상으로 선단부가 웨브부재(W)와 가조립된 플랜지부재(F)의 하단이 하부고정롤(331)에 놓여지면 상부이동롤(332)이 하강하게 되는바, 이에 의해 플랜지부재(F)의 상하단이 플랜지클램핑유닛(33)에 의해 파지된 상태로 조립유닛(34)으로 전진 이동할 수 있게 된다.

다만 조립유닛(34)의 후방에 위치한 플랜지클램핑유닛(33)의 상부이동롤(332)은 플랜지부재(F)가 이동하는 과정 중에 가압과 해지를 반복함으로써, 용접 고정되지 않은 상태의 플랜지부재(F)가 잘못 파지된 경우 이를 바로 잡을 수 있도록 함과 더불어 후술하는 웨브센터링유닛(340A)에 의한 웨브부재(W)의 위치조정이 용이하게 이루어질 수 있도록 해야 한다.

후방에 위치한 플랜지클램핑유닛(33)을 통과한 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)를 용접하여 본조립하는 조립유닛(34)은, 조립베드(32)에 고정 설치되는 고정조립유닛(34A)과, 조립베드(32)에 설치된 가이드레일(321)을 따라 이동하면서 고정조립유닛(34A)과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동조립유닛(34B)으로 이루어진다.

도 12는 이러한 조립유닛(34)이 조립베드(32)에 설치된 상태를 전체적으로 나타낸 사시도이고, 도 13, 14는 고정조립유닛(34A)과 가동조립유닛(34B)을 각 도시한 사시도이며, 도 15는 조립유닛(34)의 작동에 관한 설명도이다.

조립유닛(34)은 조립베드(32)에 각 설치되는 것으로서, 하부쪽에 위치한 웨브센터링유닛(340A)과, 상부쪽에 위치한 웨브클램핑유닛(340B)과, 이들 사이의 중간부분에 위치한 플랜지밀착유닛(340C) 및, 웨브센터링유닛(340A)과 플랜지밀착유닛(340C)의 전방에 위치한 용접수단(350)으로 이루어진다. 다만 상기 조립유닛(34) 중 가동조립유닛(34B)에는, 도 14에 도시된 바와 같이,조립베드(32)의 가이드레일(321)을 따라 가동조립유닛(34B)이 이동할 수 있도록 하는 조립이동대(351)와 가동잭(352)이 더 설치된다.

웨브센터링유닛(340A)은 웨브부재(W)의 측단 하면을 지지하면서 웨브부재(W)의 위치를 조정하는 기능을 하는 것으로서, 조립베드(32)에 설치되는 센터링몸체(341)와, 센터링몸체(341)에 설치되는 롤설치대(342) 및, 롤설치대(342)의 상단에 설치되는 웨브센터링롤(343)로 이루어진다.

아울러 상기 웨브센터링유닛(340A)은 웨브센터링롤(343)의 위치가 상하로 조정될 수 있도록 구성되어야 한다. 예컨대 센터링몸체(341)에 대해 롤설치대(342)가 상하 이동하게 하거나 롤설치대(342)에 대해 웨브센터링롤(343)이 상하로 이동할 수 있도록 웨브센터링유닛(340A)을 구성시킬 수 있다.

이러한 웨브센터링유닛(340A)은 웨브센터링롤(343)을 상하로 위치를 이동시킴으로써, 그 상면에 놓여진 웨브부재(W)가 플랜지부재(F)의 중심에 위치하게 한다.

고정조립유닛(34A)과 가동조립유닛(34B)에 각 설치된 웨브센터링유닛(340A)은 반드시 일직선상에 위치시켜야 하는 것은 아니고, 제작하고자 하는 용접 H형강의 규격 등 필요에 따라 도 15의 (b)에서와 같이 서로 어긋나도록 위치시킬 수도 있다. 다만 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가 웨브센터링유닛(340A)을 통과한 직후에는 곧바로 용접수단(350)에 의한 용접이 이루어질 수 있어야 한다.

웨브센터링유닛(340A)의 상부에 위치한 웨브클램핑유닛(340B)은, 조립베드(32)에 고정 설치되는 클램핑몸체(345)와, 상기 클램핑몸체(345)에 설치되는 롤설치대(342) 및, 롤설치대(342)의 하단에 설치되어 웨브부재(W)의 측단 상면을 가압하여 웨브부재(W)를 파지하는 웨브클램핑롤(346)로 이루어진다.

이때 상기 웨브클램핑롤(346) 역시 그 위치가 상하로 조정될 수 있도록 웨브클램핑유닛(340B)이 구성되며, 그 예로 클램핑몸체(345)에 대해 롤설치대(342)가 상하로 이동하게 하거나 롤설치대(342)에 대해 웨브클램핑롤(346)이 상하로 이동하게 웨브클램핑유닛(340B)을 구성시킬 수 있다는 점에서 웨브센터링유닛(340A)과 다르지 않다.

이러한 웨브클램핑유닛(340B)은 반드시 웨브센터링유닛(340A)의 직상부에 위치해야 하는 것은 아니다. 예컨대 웨브센터링롤(343)과 웨브클램핑롤(346)에 의한 웨브부재(W)의 지지 및 파지가 충분하게 이루어질 수 있다면 이들이 서로 어긋나게 위치하더라도 무방하다. 다만, 도 1에 도시된 바와 같이 웨브의 중간부분에 엠보싱(W1)이 형성되고 양측 단부에 평탄부(W2)가 형성된 IEB의 제작이 가능하도록 웨브센터링롤(343)과 웨브클램핑롤(346)의 각 폭은 상기 평탄부(W2)의 길이보다 좁게 형성되어야 한다.

또한 웨브클램핑롤(346)이 웨브센터링롤(343)의 직상부에 위치하는 경우로서의 웨브클램핑롤(346)은 IEB의 제작을 위해 웨브부재(W)에 엠보싱(W1)을 형성시키는 프레스작업에 의해 상기 평판부가 울게 된 경우 이를 교정하는 효과를 가지게 한다.

플랜지밀착유닛(340C)은, 조립베드(32)에 설치되는 밀착몸체(348)와, 상기 밀착몸체(348)에서 수직방향으로 설치되어 수평방향으로 회전하면서 플랜지부재(F)의 외측면을 가압함으로써 상기 플랜지부재(F)가 웨브부재(W)의 측단에 밀착되도록 하는 플랜지밀착롤(349)로 이루어진다.

이와 같이 웨브센터링유닛(340A)과 웨브클램핑유닛(340B) 및 플랜지밀착유닛(340C)으로 이루어진 조립유닛(34)은, 도 15에서 나타내고 있는 바와 같이, 각각의 웨브센터링롤(343)과 웨브클램핑롤(346) 및 플랜지밀착롤(349)을 통해 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가 H형상으로 셋팅된 상태로 용접수단(350)을 통과하게 한다.

한편 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)는 상호 접한 내접면에서 용접이 이루어지는 바, 용접열에 의해 플랜지부재(F)의 상부가 내측으로 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 또 다른 실시예에서는 이러한 용접변형을 방지하기 위한 용접가이드롤(347)이 더 구비된다.

도 16은 상기 용접가이드롤(347)에 의한 작용효과를 설명하기 위하여 도시한 것이다.

용접가이드롤(347)은 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)가 H형상으로 셋팅된 상태에서 용접이 이루어지는 면쪽의 플랜지부재(F) 상부를 외측으로 미리 역변형시키는 기능을 한다. 이와 같이 역변형된 부분은 용접수단(350)에 의한 플랜지부재(F)와 웨브부재(W) 사이의 용접과정 중 열변형에 플랜지부재(F) 상부가 내측으로 변형되는 것과 상쇄되면서 용접작업 완료시 정확한 형상의 용접 H형강이 구현될 수 있게 한다.

따라서 상기 용접가이드롤(347)은 웨브클램핑유닛(340B)의 롤설치대(342)에 웨브클램핑롤(346)과 함께 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 다만 용접가이드롤(347)은 웨브클램핑롤(346)과 직교하도록 설치되어 플랜지부재(F)가 이동하는 방향으로 회전되게 하여야 하며, 그의 외주면은 웨브클램핑롤(346)의 외측면보다 외측으로 돌출되도록 설치되어야 한다.

조립베드(32)의 후방에는 조립유닛(34)에 의한 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 H형상 셋팅이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 가이드수단(40)이 더 설치될 수 있다.

도 17은 상기 가이드수단(40)의 일 실시예를 도시한 것으로서, 이에 의한 가이드수단(40)은 플랜지가이드유닛(410)과 웨브가이드유닛(420)으로 이루어진다.

그 중 플랜지가이드유닛(410)은 플랜지부재(F)가 수직으로 세움된 상태을 유지시키면서 조립유닛(34)에 진입할 수 있도록 하는 것으로서, 위치가 고정된 고정수직가이드체(411)와, 제작하고자 하는 용접 H형강의 규격에 맞추어 하부에 설치된 가이드레일을 따라 이동하면서 고정수직가이드체(411)와 이격거리가 조정되도록 하는 이동수직가이드체(412)로 이루어진다. 이들 고정수직가이드체(411)와 이동수직가이드체(412)에는 플랜지부재(F)의 외측면와 접하면서 회전하는 수직가이드롤(413)이 각 설치되고, 그 중 이동수직가이드체(412)에는 수평이동을 위한 가동잭(414)이 설치된다.

또한 웨브가이드유닛(420)은 웨브부재(W)가 플랜지부재(F) 폭의 대략 중간부분에 위치한 상태에서 조립유닛(34)의 내부로 진입할 수 있도록 함으로써 조립유닛(34)에 의한 H형상 세팅이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 웨브가이드유닛(420)에는 웨브상향롤(421)이 설치되며, 상기 웨브상향롤(421)은 용접 H형강의 규격에 대응할 수 있도록 상하로 높이가 조절되도록 설치된다.

조립유닛(34)에 의해 H형상으로 셋팅된 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)는 곧 바로 용접수단(350)에 의해 일체화 조립된다. 따라서 플럭스의 공급 및 회수를 위한 플럭스관이 구비한 용접수단(350)은 웨브센터링유닛(340A)이 위치한 곳에 근접한 전방에 위치한다.

이와 같이 플랜지클램핑유닛(33)과 조립유닛(34)으로 이루어진 본조립부(30)는 제어수단(50)에 입력된 정보에 따라 자동적으로 작동된다.

먼저 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)가 정렬부(10)에 의해

단면의 형상으로 정렬된 다음 선단가조립부(20)에 의해 각 선단부가 H 단면의 형상으로 가조립된 상태로 본조립부(30)로 진입하게 되면, 제작하고자 하는 용접 H형강의 규격에 대응하는 값을 미리 입력받은 제어수단(50)의 명령에 따라 플랜지클램핑유닛(33), 웨브센터링유닛(340A), 플랜지밀착유닛(340C), 웨브클램핑유닛(340B), 용접수단(350) 등이 설정된 순서에 따라 순차적으로 작동하게 된다.

예컨대, 일 실시예에 의한 본 조립부의 작동은 다음과 같이 이루어진다.

선단부가 H 단면의 형상으로 가조립된 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)가 조립유닛(34)에 진입하여 후방에 위치한 플랜지클램핑유닛(33)의 하부고정롤(331)을 통과하여 웨브센터링유닛(340A)에 위치하게 되면, 웨브센터링유닛(340A)은 웨브부재(W)가 플랜지부재(F)의 중앙부분에 정확하게 위치할 수 있도록 웨브센터링롤(343)의 위치를 미세 조정한다.

웨브센터링유닛(340A)에 의한 웨브부재(W)의 위치조정이 완료되면, 용접수단(350)은 플랜지부재(F)와 웨브부재(W) 사이의 용접부위로 위치 이동한다.

다음으로 웨브클램핑유닛(340B)의 웨브클램핑롤(346)이 하강하여 웨브부재(W)의 양 측단부를 눌러줌으로써 용접 조립되지 아니한 웨브부재(W)가 전방으로 이동하는 과정 중에 상부로 튀거나 움직이는 것을 방지하여 정위치의 정밀 용접이 이루어질 수 있도록 한다. 물론 IEB제작시 웨브센터링롤(343)과 웨브클램핑롤(346)은 웨브부재(W) 양측 단부의 평탄부(W2)에만 위치되어야 한다.

이러한 웨브클램핑롤(346)에 의한 하향 가압은 다른 한편으로 웨브부재(W)에 엠보싱(W1)을 형성시키는 과정 중에 울어 울퉁불퉁하게 된 평탄부(W2)를 평탄하게 교정하는 기능도 함께 한다.

다음으로 후방에 위치한 플랜지클램핑롤의 상부이동롤(332)이 하강하여 하부이동롤과 함께 플랜지부재(F)의 상하단을 파지시켜 상하방향으로 움직이지 않도록 하고, 그 상태에서 플랜지밀착유닛(340C)이 작동하여 플랜지밀착롤(349)로 하여금 플랜지부재(F)의 외측을 가압하여 웨브부재(W)와 밀착되게 한다.

플랜지클램핑유닛(33)과 웨브클램핑유닛(340B) 및 플랜지밀착유닛(340C) 등의 상기한 작동에 의해 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)가 H 단면의 형상으로 파지 고정된 상태가 완료되면, 용접수단(350)에 의한 용접이 진행되고, 이에 의해 조립 완료된 용접 H형강이 전방으로 이동하게 된다. 물론 상술한 바와 같이, 후방에 위치한 플랜지클램핑유닛(33)의 상부이동롤(332)은 플랜지부재(F)에 대한 파지상태를 단속적(斷續的)으로 해지시킴으로써 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)의 정위치 셋팅이 원활하게 이루어지게 해야 한다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

10; 정렬부 11; 정렬베드
111,321; 가이드레일 112; 거치대
12; 세움유닛 12A; 고정세움유닛
12B; 가동세움유닛 121; 세움몸체
122; 세움대 122a; 세움면
122b; 결합편 122c; 작동편
123; 세움잭 124; 마그네틱
125; 세움지지롤 126; 세움유닛이동대
127,352,414; 가동잭 20; 선단가조립부
120; 선단기준편 220; 웨브지지롤
230; 플랜지가이드체 231; 플랜지가이드롤
232; 끼움재 30; 본조립부
31; 하우징 32; 조립베드
33; 플랜지클램핑유닛 331; 하부고정롤
332; 상부이동롤 34; 조립유닛
34A; 고정조립유닛 34B; 가동조립유닛
340A; 웨브센터링유닛 340B; 웨브클램핑유닛
340C; 플랜지밀착유닛 341; 센터링몸체
342; 롤설치대 343; 웨브센터링롤
345; 클램핑몸체 346; 웨브클램핑롤
347; 용접가이드롤 348; 밀착몸체
349; 플랜지밀착롤 350; 용접수단
351; 조립이동대 40; 가이드수단
410; 플랜지가이드유닛 411; 고정수직가이드체
412; 이동수직가이드체 413; 수직가이드롤
420; 웨브가이드유닛 421; 웨브상향롤
50; 제어수단 60; 롤러컨베이어
W; 웨브부재 W1; 엠보싱
W2; 평탄부 F; 플랜지부재

Claims

재단된 강판의 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)를 용접하여 용접 H형강을 제작하는 시스템에 관한 것으로서,
플랜지부재(F)와 웨브부재(W)를
단면 형상으로 정렬시키는 정렬부(10)와, 정렬된 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)의 각 선단부를 H 단면의 형상으로 가조립시키는 선단가조립부(20) 및, 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)의 사이를 본용접하여 H형강을 제작 완료시키는 본조립부(30)로 이루어지고,
정렬부(10)와 선단가조립부(20)의 사이 및 선단가조립부(20)와 본조립부(30) 사이에는 롤러컨베이어(60)가 각 설치되는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제1항에 있어서,
상기 정렬부(10)는, 플랜지부재(F)와 웨브부재(W)가 놓여지도록 거치대(112)가 구비된 정렬베드(11)와, 거치대(112)에 놓여진 플랜지부재(F)를 수직으로 세우는 세움유닛(12)으로 이루어지고,
상기 세움유닛(12)은, 정렬베드(11)에 고정 설치되는 고정세움유닛(12A)과, 정렬베드(11)에 설치된 가이드레일(111)을 따라 이동하면서 고정세움유닛(12A)과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동세움유닛(12B)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제2항에 있어서,
상기 세움유닛(12)은, 정렬베드(11)에 설치되는 세움몸체(121)와, 상하로 회동 가능하도록 세움몸체(121)의 하부에 힌지결합되는 세움대(122)와, 세움대(122)를 회동시키는 것으로서 세움몸체(121)의 하부 후방에 설치되어 세움대(122)와 연결된 세움잭(123) 및, 플랜지부재(F)가 수직으로 세워진 상태를 유지시키는 세움유지수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제3항에 있어서,
상기 세움유지수단은, 세움몸체(121)에 설치되는 마그네틱(124)과, 상기 마그네틱(124)의 양 측에 위치하는 것으로서 마그네틱(124)의 외면보다 돌출된 세움지지롤(125)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제1항에 있어서,
상기 선단가조립부(20)는, 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)의 선단부를 설정된 위치에 놓여지도록 하는 선단기준편(210)과, 선단기준편(210)의 후방에 설치되어 웨브부재(W)의 높이를 조절하고 지지하는 웨브지지롤(220) 및, 웨브지지롤(220)의 양 측에 설치되어 플랜지부재(F)를 웨부재의 양 측단에 밀착시키는 플랜지가이드롤(231)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제5항에 있어서,
상기 선단기준편(210)은 승하강이 가능한 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제5항에 있어서,
상기 웨브지지롤(220)은 승하강이 가능한 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제1항에 있어서,
상기 본조립부(30)는, 플랜지부재(F)의 상하단을 잡아주는 플랜지클램핑유닛(33)과, 웨브부재(W)와 플랜지부재(F)를 용접하여 본조립하는 조립유닛(34) 및, 이들 플랜지클램핑유닛(33)과 조립유닛(34)이 설치되는 조립베드(32)로 이루어지고,
상기 조립유닛(34)은, 조립베드(32)에 고정 설치되는 고정조립유닛(34A)과, 조립베드(32)에 설치된 가이드레일(321)을 따라 이동하면서 고정조립유닛(34A)과의 이격거리가 조정되도록 하는 가동조립유닛(34B)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제8항에 있어서,
상기 플랜지클램핑유닛(33)은, 플랜지부재(F)의 하단이 거치되는 하부고정롤(331)과, 하부고정롤(331)의 상부에서 상하 이동 가능하도록 설치되어 플랜지부재(F)의 상단을 가압하는 상부이동롤(332)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제8항에 있어서,
상기 조립유닛(34)은, 웨브부재(W)의 측단 하면을 지지하면서 웨브부재(W)의 위치를 조정하는 웨브센터링유닛(340A)과, 플랜지부재(F)를 웨브부재(W)의 측단에 밀착시키는 플랜지밀착유닛(340C)과, 웨브센터링유닛(340A)의 상부에 위치하면서 웨브부재(W)의 측단 상면을 가압하는 웨브클램핑유닛(340B) 및, 플랜지부재(F)와 웨브부재(W) 사이를 용접하는 용접수단(350)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제10항에 있어서,
상기 웨브센터링유닛(340A)은, 조립베드(32)에 설치되는 센터링몸체(341)와, 센터링몸체(341)에 설치되는 롤설치대(342) 및, 롤설치대(342)의 상단에 설치되어 웨브부재(W)의 측단 하면을 지지하면서 구름되는 웨브센터링롤(343)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제10항에 있어서,
상기 플랜지밀착유닛(340C)은, 조립베드(32)에 고정 설치되는 밀착몸체(348)와, 밀착몸체(348)에 설치되어 플랜지부재(F)의 외측면을 가압하는 플랜지밀착롤(349)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제10항에 있어서,
상기 웨브클램핑유닛(340B)은, 조립베드(32)에 고정설치되는 클램핑몸체(345)와, 클램핑몸체(345)에 설치되는 롤설치대(342) 및, 롤설치대(342)의 하단에 설치되어 웨브부재(W)의 측단 상면을 가압하면서 구름되는 웨브클램핑롤(346)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제13항에 있어서,
상기 웨브클램핑유닛(340B)의 롤설치대(342)에는, 플랜지부재(F)의 상부에 역변형을 가하는 용접가이드롤(347)이 더 설치되어는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.
제8항에 있어서,
상기 조립베드(32)의 후방에는 가이드수단(40)이 더 설치되되,
상기 가이드수단(40)은, 플랜지부재(F)가 조립유닛(34)에 진입하는 것을 안내하는 플랜지가이드유닛(410)과, 웨브부재(W)의 높이가 조절되어 조립유닛(34)에 진입하도록 안내하는 웨브가이드유닛(420)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 H형강의 자동 조립 시스템.