KR19980044593A - 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 해양 산업에 사용되는 대형 튜불러 파일(Tubular Pile)의 내주면에 동심원상으로 보강되는 시어 키(Shear Key)의 연속 자동 용접 장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 지면의 레일(30)을 따라 전후 이동되는 베이스 프레임(18)의 상부에 칼럼(10)이 설치되고, 이 칼럼(10)에 직교하게 설치되며, 상하 방향으로 슬라이드 이동되는 붐(12)이 설치되는 머니퓰레이터(M)에 있어서, 상기 붐(12)의 후단부에는 웨이트 밸런스(16)가 설치됨과 동시에 최선단부에는 이 붐(12)의 길이 방향으로 간격이 조정되며, 끝단부가 마주보도록 경사지게 설치된 한 쌍의 토치(64, 66)를 구비하는 트윈 캐리지(32)가 설치되어서, 튜뷸러 파일(40)의 내부면에 동심원상으로 보강되는 시어 키(42)의 좌우측면을 상기 한 쌍의 토치(64, 66)로 동시에 용접 작업하는 것이다.

Description

대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치

본 발명은 해양 산업에 사용되는 대형 튜불러 파일(Tubular Pile)의 내주면에 동심원상으로 보강되는 시어 키(Shear Key)의 연속 자동 용접 장치에 관한 것으로, 특히, 레일을 따라 전후 이동되는 베이스 프레임의 수직상으로 설치되는 칼럼에 수평상으로 직교하게 설치되는 붐의 선단부에 터닝 로울러에 올려져 일방향으로 회전되는 튜불러 파일의 시어 키 좌우측면에 위치되는 한 쌍의 토치를 구비한 트윈 캐리지를 등 간격으로 현가시켜서, 시어 키를 연속적으로 자동 용접하도록 하는 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 튜불러 파일(Tubular Pile)은 해양 산업용으로 사용되며, 대체로 직경이 2000~3000φ에 달하는 큰 구조물로서 전문 제관 공장에서 제작되어 진다. 이러한 튜불러 파일의 내부면에는 동심원으로 시어 키를 다수개 설치하여 보강구조를 구비하게 된다.

그리고, 이러한 튜불러 파일의 60~63 세트 생산시에는 2~4명의 작업자가 장기간의 작업 시간을 소요하여 완성하게 된다.

또한 상기 튜불러 파일의 내부면에는 동심원을 구비하는 시어 키(Shear Key)를 다수개 설치하여 보강 구조를 구비하게 된다.

종래에는 상기와 같은 시어 키를 튜불러 파일에 설치하는 작업을 반자동의 작업으로 수행하고 있는데, 이러한 반자동의 작업은 많은 작업 인원 및 작업 시간이 소요되고, 용접흄 발생에 따른 작업자의 안전에 취약한 문제점을 안고 있으며, 또한 작업 시간의 지연으로 능률 저하 및 생산 공기지연 등의 문제점이 있었다.

더 구체적으로 설명하면, 대형 튜불러 파일의 내부면에 시어 키를 설치함과 동시에 작업자가 와이어 피더와 토치를 지니고 들어가 시어 키의 좌우측면을 용접하게 되는데, 이러한 경우 튜불러 파일은 일정한 속도 및 일정한 방향으로 회전하게 되어 작업자는 회전 속도를 감안하여 작업을 수행하게 되거나, 또는 일정한 거리만큼 용접 작업을 한 후 튜불러 파일 밖으로 나온 뒤 다음 용접될 거리만큼 튜불러 파일을 회전시켜 다시 그 안으로 들어가 일정 거리만큼 용접하는 과정을 연속적으로 수행하게 되는 것이다.

따라서, 작업자의 용접 작업 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 연속 작업의 지연으로 작업 능률의 저하로 생산 공기가 지연되는 문제점과 연속 작업의 불가능으로 인해 용접작업후의 불량률이 상승되는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 해양 산업에 사용되는 대형 튜불러 파일의 내주면에 동심원상으로 보강되는 시어 키의 연속 자동 용접 장치를 제공하는 것으로, 본 발명은 지면의 레일을 따라 전후 이동되는 베이스 프레임의 상부에 칼럼이 설치되고, 이 칼럼에 직교하게 설치되며, 상하 방향으로 슬라이드 이동되는 붐이 설치되는 머니퓰레이터에 있어서, 상기 붐의 후단부에는 웨이트 밸런스가 설치됨과 동시에 최선단부에는 이 붐의 길이 방향으로 간격이 조정되며, 끝단부가 마주보도록 경사지게 설치된 한 쌍의 토치를 구비하는 트윈 캐리지가 설치되어서, 튜불러 파일의 내부면에 동심원상으로 보강되는 시어 키의 좌우측면을 상기 한 쌍의 토치로 동시에 용접 작업하는 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치를 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 본 발명의 전체 구성을 보인 일측면예시도,

도 2 는 본 발명에 따른 트윈 캐리지의 구성을 보인 일측면예시도,

도 3 은 도 2 의 트윈 캐리지를 다른 방향에서 보인 일측면예시도,

도 4 는 본 발명이 적용되는 대형 튜불러 파일의 개략 사시도,

도 5 는 도 4 의 A-A 선 일부 단면 예시도,

도 6 은 본 발명의 적용 상태 예시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

(M) : 머니퓰레이터(10) : 칼럼

(12) : 붐(14) : 붐 슬라이드

(16) : 웨이트 밸런스(18) : 베이스 프레임

(20) : 휠(22) : 붐 상·하 구동부

(24) : 흄(Fume) 콜렉터(26) : 용접기

(28) : 캐리지 드라이버 유닛

(30) : 레일(32) : 트윈 캐리지

(34) : 로프(36) : 턴 버클

(38) : 피더 슬라이드(40) : 튜불러 파일

(42) : 시어 키(44) : 터닝 로울러

(46) : 터닝 로울러 지지대

(48) : 어스 클램프(50) : 와이더 피더

(52) : 웰드 토치(54) : 현가 로프

(56) : 컨트롤 박스(58) : 토치 마운트

(60) : 시어 키 감지 센서

(61) : 주행 전방 장애물 감시 센서

(62) : 주행 휠(64, 66) : 제 1 및 제 2 토치

(70) : 유틸리티 라인(72) : 트롤리

다음 본 발명의 구성을 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3 에는 본 발명에 따른 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치가 도시되어 있는데, 이 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치는 지면의 레일(30)을 따라 전후 이송되는 베이스 프레임(18)과, 이 베이스 프레임(18)의 상부에 수직으로 입설되는 칼럼(10)과, 이 칼럼(10)에 대해 수평상으로 직교하게 설치되어 상하동작되는 붐(12)과, 이 붐의 선단부에 일정한 간격을 유지하며 설치됨과 동시에 미세한 간격으로 조정될 수 있도록 설치되는 다수의 트윈 캐리지(32)로 구성된다.

상기 베이스 프레임(18)은 하부면에 레일(30)과 대응하는 4개의 휠(20)이 축설되고, 상부에는 용접기(26) 및 용접작업시 발생되는 용접흄을 포집하는 흄 콜렉터(24)가 설치되며, 붐(12)에 설치되는 트윈 캐리지(32)를 동작시키는 캐리지 드라이버 유닛(Carriage Drive Unit)(28)가 설치된다.

상기 칼럼(Column)(10)은 기둥으로써, 베이스 프레임(18)의 상부면에 고정 설치되고, 상부에는 상하 슬라이드 이동되는 붐(12)이 설치되며, 최상부에는 이 붐(12)을 칼럼(10)에서 상하 동작시키는 붐 구동부(22)가 설치된다.

상기 붐(Boom)(12)은 칼럼(10)에서 상하 동작되는 붐 슬라이드(14)에 관통하여 설치됨과 동시에 이 붐(12)은 칼럼(10)과 직교하게 설치되며, 턴 버클(36)을 구비하는 로프(34)에 의해 현가 되어 있다.

또한 붐(12)의 후단부에는 웨이트 밸런스(16)가 설치되며, 선단부에는 적어도 2개 이상의 트윈 캐리지(Twin Carriage)(32)가 설치된다.

상기 트윈 캐리지(32)는 붐(12)에서 간격 조정이 가능하게 설치되는 피더 슬라이드(38)에 현가 로프(54)로 현가 되어 설치되는데, 상기 피더 슬라이드(38)는 도 3 에서와 같이 내측면에 대향되는 롤러(68)가 구비되어 붐(12)의 상부면과 면접되어 수작업으로 동작하게 되며 이는 시어 키의 간격 즉 용접 작업의 위치 선택을 위한 기능이다.

상기 피더 슬라이드(38)는 상부에 원형을 구비하며, 케이블 및 호스 구비되는 와이어 피더(50)가 한 쌍 설치된다.

상기 트윈 캐리지(32)는 하단부가 마주보며 경사지게 마운트(58)에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 토치(64, 66)가 설치되고, 일측에는 컨트롤 박스(56)가 구비되며, 하단부에는 주행 휠(62)이 축설된다.

상기 트윈 캐리지(32)에는 적절한 위치에 시어 키 감지 센서(60)와 캐리지 전방 장애물 감지 센서(61)가 구비되며, 와이어 피더(50)로부터 인출되는 웰드 토치 케이블(52)는 제 1 및 제 2 토치(64, 66)에 연결된다.

상기 트윈 캐리지(32)의 동작은 리모트 컨트롤(도시하지 않음)에 의해 동작을 수행하게 되고, 트윈 캐리지(32)의 용접토치(64, 66) 주위에는 흄 콜렉터 마우스(도시하지 않음)이 설치되어, 용접작업시 발생되는 용접흄(Fume)을 포집하게 된다.

도 4 및 도 5 에는 본 발명이 적용되는 튜불러 파일(Tubular Pile)(40)이 도시되어 있는데, 이 튜불러 파일(40)의 내부면에 동심원상으로 보강 구조를 갖는 시어 키(Shear Key)(42)가 구비된다.

상기 튜불러 파일(40)은 원통형으로 단관 외경은 2,000~3,000mmφ이고, 단관 길이는 4,000mm이며, 단관 두께는 20~100mm이다.

그리고 상기 시어 키(42)의 형상(단면)은 20mm × 20mm 이며, 시어 키(42)의 한 개 용접 길이는 튜불러 파일 내부 원주 길이의 2/3이다.

상기 튜불러 파일(40)은 도 1 과 도 6 에서와 같이 지면에 놓이는 터닝 로울러 지지대(46)의 상부에서 일방향으로 회전하게 되는 터닝 로울러(44)의 상부에 올려지게 되어 일방향으로 회전하게 된다.

상기 튜불러 파일(40)의 일측에는 튜불러 파일(40)간에 용접 접지용 어스 클램프(48)가 설치되며 이 어스선은 트롤리(Trolley)(72)에 설치되어 유연성을 가진다.

다음 본 발명의 작용을 도 1 및 도 2 그리고 도 6 에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

트윈 캐리지(32)가 현가되어 설치되는 붐(12)은 칼럼(10)에서 상하동작하게 되고, 이 붐(12)의 선단부에 설치되어 트윈 캐리지(32)를 현가시키는 피더 슬라이드(38)은 붐(12)의 길이방향으로 좌우 조정가능하며, 이 붐(12)은 최대 스트로크까지 길게 인출되어 고정된다.

상기 붐(12)의 최선단부에서부터 약 900mm 간격으로 3대의 트윈 캐리지(32)를 피더 슬라이드(38)에 현가시켜놓고, 베이스 프레임(18)을 레일(30) 상에서 전진시켜 터닝 로울러(44)에 올려진 튜불러 파일(40)의 내부에 상기 트윈 캐리지(32)가 위치하도록 한다.

이어서, 상기 트윈 캐리지(32)의 제 1 및 제 2 토치(64, 66)를 시어 키(42)의 양단부에 위치시킴과 동시에 리모트 컨트롤(도시하지 않음)의 스타트 버튼을 눌러서 용접 작업을 수행하게 한다.

이때, 터닝 로울러(44)가 구동하여 튜불러 파일(40)을 일방향으로 회전시킨다.

용접 작업의 멈춤은 리모트 컨트롤의 스톱 버튼을 누르면 트윈 캐리지(32)가 동작을 멈추게 되어 용접작업을 멈추게 되며, 이때 터닝 로울러(44)도 동시에 멈춘다.

또한 용접 작업의 멈춤은 시어 키(42)의 끝단부 위치가 트윈 캐리지(32)에 구비되는 한 쌍의 시어 키 감지 센서(60)의 센싱 신호에 의해 감지됨과 동시에 자동으로 멈추게 된다.

상기 용접 속도의 제어는 튜불러 파일(40)을 터닝 로울러(44)에 올려놓고 튜불러 파일 인-사이드 원주 속도가 적정 용접 속도가 되도록 튜불러 파일(40)을 회전시키며, 튜불러 파일(40)의 인-사이드에 설치되는 트윈 캐리지(32)는 이 튜불러 파일(40) 회전 방향의 반대 방향으로, 원주 속도와 동일한 속도로 주행시켜 항상 용접 작업 위치가 튜불러 파일(40)의 최저부 중앙에 위치되도록 한다.

용접 전원은 베이스 프레임(18)에 탑재된 캐리지 드라이버 유닛(28)에서 컨트롤 할 수 있도록 구성되어 있다.

다시 설명하면 지면의 레일(30)을 따라 전후 이동되는 베이스 프레임(18)의 상부에 칼럼(10)이 설치되고, 이 칼럼(10)에 직교하게 설치되며, 상하 방향으로 슬라이드 이동되는 붐(12)이 설치되는 머니퓰레이터(M)에 있어서, 상기 붐(12)의 후단부에는 웨이트 밸런스(16)가 설치됨과 동시에 최선단부에는 이 붐(12)의 길이 방향으로 간격이 조정되며, 끝단부가 마주보도록 경사지게 설치된 한 쌍의 토치(64, 66)를 구비하는 트윈 캐리지(32)가 설치되어서, 튜뷸러 파일(40)의 내부면에 동심원상으로 보강되는 시어 키(42)의 좌우측면을 상기 한 쌍의 토치(64, 66)로 동시에 용접 작업하는 것으로, 상기 트윈 캐리지(32)는 적어도 2개 이상 일정한 간격을 유지하면서 붐(12)에 장착됨과 동시에 한 쌍의 와이어 피더(50)를 구비하는 피더 슬라이드(38)에 현가 로프(54)로 각각 현가 되어 설치되며, 튜불러 파일(40)의 시어 키(42) 단부를 센싱하여 용접 작업을 멈추게 하는 감지센서(60)가 설치되는 것이다.

첨부된 도면 중 미설명 부호 70은 유틸리티 라인(Utility Line)이며, M은 머니퓰레이터(Manipulator)이다.

그러면 도면을 참조하여 본 발명의 효과에 관해 설명하겠다.

본 발명에 따른 트윈 캐리지(32)는 수작업에 의해 좌우로 가변되어 간격이 조정되고, 또한 베이스 프레임(18)의 전후 동작에 의해 터닝 로울러(44)에 올려진 튜불러 파일(40)의 내부에 상기 트윈 캐리지(32)가 위치하게 되며, 그리고, 붐 구동부(22)에 의해 상기 트윈 캐리지(32)가 현가되는 붐(12)이 하향 조정된다.

이어서 리모트 컨트롤의 조작으로 상기 트윈 캐리지(32)가 용접 작업을 연속적으로 수행하게 되어 시어 키(42)를 튜불러 파일(40)의 내부면에 자동으로 용접 접합시키게 되는 것이다.

따라서, 터닝 로울러(44)의 회전속도의 조절로 용접 속도를 제어케 됨과 동시에 연속적으로 시어 키(42)를 자동으로 용접하게 되는 것이다.

그러므로, 한명의 작업자가 4개 이상의 용접토치(64, 66)로 동시에 용접 작업을 수행할 뿐만 아니라 용접 작업의 연속성을 유지할 수 있어 작업능률 및 생산 공기를 단축시킬 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 지면의 레일을 따라 전후 이동되는 베이스 프레임의 상부에 칼럼이 설치되고, 이 칼럼에 직교하게 설치되며, 상하 방향으로 슬라이드 이동되는 붐이 설치되는 머니퓰레이터에 있어서 ;

   상기 붐(12)의 후단부에는 웨이트 밸런스(16)가 설치됨과 동시에 최선단부에는 이 붐(12)의 길이 방향으로 간격이 조정되며, 끝단부가 마주보도록 경사지게 설치된 한 쌍의 토치(64, 66)를 구비하는 트윈 캐리지(32)가 설치되어서, 튜뷸러 파일(40)의 내부면에 동심원상으로 보강되는 시어 키(42)의 좌우측면을 상기 한 쌍의 토치(64, 66)로 동시에 용접 작업하는 것을 특징으로 하는 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트윈 캐리지(32)는 적어도 2개 이상 일정한 간격을 유지하면서 붐(12)에 장착됨과 동시에 한 쌍의 와이어 피더(50)를 구비하는 피더 슬라이드(38)에 현가 로프(54)로 각각 현가 되어 설치되며, 튜불러 파일(40)의 시어 키(42) 단부를 센싱하여 용접 작업을 멈추게 하는 감지센서(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 튜불러 파일의 시어 키 용접 장치.