KR200330887Y1 - 오버헤드가열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오버헤드 가열장치(overhead heating machine)에 관한 것으며, 요업 대상물(1)의 이면을 가열하는 토치(21)를 구비한 적어도 하나의 가열 토치 유닛(13), 상기 가열 토치 유닛(13)이 장착되는 대차(15), 상기 대차(15)가 용접 대상물(1)의 이면을 따라 이동되도록 하는 구동휠(17), 상기 구동휠(17)에 동력을 제공하는 구동모터(19), 장치의 전체 중량을 중력에 반하여 용접 대상물(1)의 이면에 유지시키는 자석(53)이 구비된 자석판(51), 및 상기 자석(53)을 냉각시키기 위해 상기 자석판(51)에 형성된 순환로(61)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치가 제공되며, 이로써 상기 자석판의 자력에 의해 대차가 용접 대상물의 이면에 유지된 상태로 용접 대상물의 이면을 따라 이동하면서 용접 대상물을 가열할 수 있고, 자석에 가해지는 열을 차단 및 냉각시킬 수 있다.

Description

오버헤드 가열장치

(기술분야)

본 고안은 오버헤드 가열장치(overhead heating machine)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 각종 강재 구조물의 용접 작업시 용접 대상물에서 발생하는 변형을 방지하기 위해 용접 부위 이면을 가열하는 오버헤드 가열장치로서, 가열 토치를 탑재한 대차에 자석판이 구비되어 있어서 상기 자석판의 자력에 의해 대차가 용접 대상물의 이면에 유지된 상태로 용접 대상물의 이면을 따라 이동될 수 있도록 함과 동시에 자석에 가해지는 열을 차단 및 냉각시킬 수 있는 장치가 구비된 오버헤드 가열장치에 관한 것이다.

(배경기술)

선박을 포함한 각종 구조물의 건조시에 강재 구성물을 접합하는 주요 수단의 하나인 용접은 접속 효율이 거의 100%에 이르고 재료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 건조 비용을 절감할 수 있는 등 여러 가지의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.

그러나, 열에 의해 강재를 녹여 붙이는 원리에 의해 이루어지는 용접은 용접 부위에 다량이 열을 국부적으로 가하는 것이기 때문에 용접 대상물이 국부적으로 급속히 가열되고 또한 서로 다른 속도로 냉각되는 현상을 피할 수 없다.

따라서, 용접 이음부에서는 용접수축응력이 발생하여 결국 최종 구조물의 변형을 야기하게 된다.

용접 작업시 발생하는 용접 대상물의 용접응력발생을 최소화하기 위한 대책의 하나로서, 용접부 이면을 가스 불꽃으로 가열하여 용접부의 급격한 온도 변화를 줄이는 방법이 실행되고 있으며, 이렇게 용접부 이면을 가열하는 작업을 용접 대상물 하부에서 머리를 들고 작업한다는 의미에서 오버헤드 가열이라고 하고, 이런 오버헤드 가열을 기계적으로 수행하는 장치를 오버헤드 가열장치라 한다.

본 출원인은 1992년 4월 27일자 출원한 한국 실용신안등록출원번호 제92-7024호(공보 번호 제94-8656호)의 오버헤드 가열장치를 제안하기 이전의 오버헤드 가열 작업은 통상적으로 작업자가 가열 토치를 들고 용접 대상물의 하부로 들어가 상향 자세로 작업하는 것이 일반적이였으므로, 가열 정밀도가 낮고 작업 피로도가 커서 작업 생산성이 매우 저조하였는 바, 상기 실용신안등록출원번호 제92-7024호의 오버헤드 가열장치는 오버헤드 가열작업을 이동 가능한 대차에 의해 수행하므로써 작업 생산성을 향상시킨 것이다.

도 5는 상기 한국 실용신안등록출원번호 제92-7024호의 오버헤드 가열장치의 개략적인 구성을 보여주는 측면 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 오버헤드 가열장치는 바퀴(173)에 의해 이동 가능하게 구성된 오버헤드 본체(151)의 일측으로 후트 펌프(152)와 상하 작동되는 유압실린더(153)가 장착되어 있고, 유압 실린더(153)의 상단에 다수의 절첩판(155)이 다수의 축(154)으로 상하 절첩되게 끼워 고정되어 있으며, 절첩판(155)의 상하 양단은 수직의 슬라이드 봉(159)으로 연결되어 있고, 상기 슬라이드 봉(159)의 상단은 수평봉(160)으로 연결되어 상기 수평봉(160)의 수직 연장 단부에 너트(N)가 형성되어 있고, 상기 너트에는 레벨 조정볼트(B)가 나합되어 있으며, 상기 수평봉(160)에는 미세 조정 핸들(161)에 의해 전후 높이를 조절 가능하도록 대차 롤러(167)가 설치되어 있고, 상기 대차 롤러(167)에는 가열 토치(169)가 장착된 주행 대차(168)가 설치되어 있으며, 상기 가열 토치(169)는 가열 간격 핸들(172)에 의해 그 폭이 조정되도록 되어 있다.

상기한 제92-7024호의 오버헤드 가열장치는 바퀴(173)에 의해 가열장치를 이동시키면서 좁은 공간에서 운전할 수 있고, 가열의 높이에 따라 대차의 높이를 조정할 수 있으며, 용접 대상물과 가열 토치의 간격을 일정하게 유지할 수 있어서, 가열품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그러나, 상기 제92-7024호의 오버헤드 가열장치는 바퀴(173)에 의해 바닥(174)을 따라 이동하는 방식을 채용하고 있으므로, 장치가 장착되는 장소의 바닥 평단 정도나 작업장 주변의 장애물에 따라, 빈번하게 작업을 중단해야 하는 문제점이 있고, 또한 한 스트록의 가열 작업이 종료된 후 오버헤드 가열장치를 새로운 작업장소로 재설치하는 데 있어서 장치를 세팅하는 작업이 매우 번잡하다는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 본 고안자는 제92-7024호의 오버헤드 가열장치를 포함한 종래의 오버헤드 가열장치가 지니는 문제점을 해소하기 위해, 1997년 7월 25일자로 한국 실용신안등록출원 제97-19762호의 "자석판이 구비된 오버헤드 가열장치"를 제안한 바 있다. 본 오버헤드 가열장치는 가열 토치가 장착되는 대차에 자석판을 구비시켜 대차가 용접 대상물의 이면에 자력에 의해 유지된 상태로 이면을 따라 이동할 수 있게 구성한 것이다.

그러나, 제97-19762호의 자석판이 구비된 오버헤드 가열장치는 비록 보호 커버를 구비하여 용접작업 및 오버헤드 가열작업시 방출되는 고열이 자석판에 가해져서 자력이 감소되는 것을 어느 정도 방지하고 있다고 하더라도 모든 열에 완전히 차단할 수 없어서 결국 자석의 상실되는 문제점을 지니고 있다.

본 고안이 목적은 상기한 종래의 오버헤드 가열장치가 지니는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 가열 토치가 장착되는 대차에 자석판을 구비시켜 대차가 용접 대상물의 이면에 자력에 의해 유지된 상태로 이동할 수 있게 오버헤드 가열장치를 구성하므로써, 오버헤드 가열장치의 구성을 단순화 하고 취급 및 설치가 용이하도록 하며, 지면의 평탄도에 영향을 받지 않고 직선 부위 뿐만 아니라 곡선 부위도 자유자재로 이동하면서 용접 부위의 이면을 가열할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

또한, 본 고안의 목적은 용접작업 및 오버헤드 가열작업시 방출되는 고열에 의해 대차를 용접 대상물의 이면에 유지시키는 자석판의 자력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 오버헤드 가열장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 오버헤드 가열장치의 일 예를 보여주는 개략 정면도.

도 2는 도 1의 개략도.

도 3은 자석판의 개략 평면도.

도 4는 자석판의 개략 단면도.

도 5는 종래의 오버헤드 가열장치의 개략적인 구성을 보여주는 측면 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 용접대상물(주판) 3 : 수직패널

5 : 용접부위 11 : 오버헤드 가열장치

13 : 가열 토치 유닛 15 : 대차

17 : 구동휠 19 : 구동 모터

21 : 토치 23 : 토치 홀더

25 : 토치 유닛 지지대 41 : 대차의 바닥판

43 : 보호 커버 51 : 자석판

53 : 자석 61 : 순환로

63, 65 : 탱크 67 : 분배기

상기한 본 고안의 목적은 용접 대상물의 이면을 가열하는 토치를 구비한 적어도 하나의 가열 토치 유닛, 상기 가열 토치 유닛이 장착되는 대차, 상기 대차가 용접 대상물의 이면을 따라 이동되도록 하는 구동휠, 상기 구동휠에 동력을 제공하는 구동 모터, 장치의 전체 중량을 중력에 반하여 용접 대상물의 이면에 유지시키는 자석이 구비된 자석판, 및 상기 자석을 냉각시키기 위해 상기 자석판에 형성된순환로를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안에 따른 오버헤드 가열장치에 대해 상세히 설명한다. 이하 구체예는 본 고안에 따른 오버헤드 가열장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 고안의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 1은 본 고안에 따른 오버헤드 가열장치의 일 예를 보여주는 개략 정면도, 도 2는 도 1의 측면 개략도, 도 3은 자석판의 개략 평면도, 도 4는 자석판의 개략 단면도이다.

도 1은 선박의 조립 공정에서 블록을 제조할 때 다량 존재하는 용접 대상물인 주판(1)에 다수의 수직패널(3)을 용접으로 접합하는 작업에 본 고안의 오버헤드 가열장치(11)를 사용하는 상태를 도식적으로 도시한 것이다.

본 고안에 따른 오버헤드 가열장치(11)는 용접 작업시 용접 대상물인 주판(1)의 용접수축응력에 따른 변형을 방지하기 위해 주판(1)의 용접 부위 이면을 가열하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직패널(3)이 용접되는 주판(1)의 이면에 설치되며 가열 토치 유닛(13), 대차(15), 구동휠(17), 및 구동 모터(19)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

가열 토치 유닛(13)은 상기 대차(15)에 적어도 하나가 설치되며, 도 1에 도시된 바와 같이 자동용접기에 의해 주판(1)에 다수(도 1에서는 2개)의 수직패널(3)을 동시에 용접하는 경우에는 모든 용접 부위(5)를 동시에 가열할 수 있도록 다수의 가열 토치 유닛(13)을 하나의 대차(15)에 장착할 수 있다. 상기 가열 토치 유닛(13)으로서는 종래에. 일반적으로 사용되는 가스 불꽃을 방사하는 토치(21)가그래로 적용될 수 있다.

상기 가열 토치 유닛(13)은 이동 가능한 대차(15)에 장착된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 토치 유닛 지지대(25)를 대차(15)에 대해 좌우로 이동 및 고정 가능하게 설치하고, 상기 토치 유닛 지지대(25)를 대차(15)에 대해 좌우로 이동 및 고정 가능하게 설치하고 상기 토치 유닛 지지대(25)의 양단에 토치 유닛(13)을 좌우로 이동 가능하게 장착한다. 토치 유닛 지지대와 토치 유닛(13)을 좌우로 이동 및 고정 가능하게 장착한다. 토치 유닛 지지대(25)와 토치 유닛(13)을 좌우로 이동 가능하게 장착하는 것은 주판(1)과 수직패널(3)의 용접 위치에 따라 토치 유닛(13)의 토치(21)의 위치를 적절히 조정할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 토치(21)는 토치 홀더(23)를 매개하여 또는 직접 상기 토치 유닛 지지대(25)에 지지되며, 좌우 회전 및 높이 조절이 가능하도록 구성되어 있다.

대차(15)는 대략 박스 형상으로 이루어지며 여기에는 후술하는 구동모터(19)와 구동모터(19)의 구동력을 구동휠(17)에 전달하는 동력전달기구 등이 장착되어 있다 도면 부호 27은 지지대(25)를 대차(15)에 고정시키는 핸들을 나타낸다.

상기 대차(15)에는 대차(15)를 주판(1)의 이면을 따라 이동시키기 위한 구동휠(17)이 구비되어 있다. 구동휠(17)은 도 2에서 도시된 바와 같이 대차(15)의 전후에 설치되어 대차(15)가 균형을 유지할 수 있도록 되어 있으며, 대차(15)를 주판(1)의 이면을 따라 이동시키는 작용을 한다.

상기 구동휠(17)은 대차(15)에 설치된 구동 모터(19)에 의해 구동된다. 구동 모터(19)의 구동력은 축(29)과 기어(31)를 포함한 동력전달기구에 의해 전달되며,전륜 또는 후륜에만 모터(19)의 동력이 전달되게 할 수도 있고, 예를 들어 전륜과 후륜을 체인(도시되지 않음)과 같은 동력전달기구로 연결하여 모든 구동휠에 동력이 전달되도록 할 수도 있다. 사용 가능한 구동 모터(19)는 특히 제한이 없으나, 회전 속도의 조절이 가능한 가역 감속 모터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 대차(15)에는 상기 오버헤드 가열장치(11)의 전제 중량을 중력에 반하여 주판(1)의 이면에 유지시키는 자석판(51)이 장착되어 있다. 상기 자석판(51)은 주판(1)의 이면과 마주보고 있는 대차(15)의 바닥판(41) 자체를 자석판(51)으로 제작하므로써 대차(15)에 장착할 수도 있고(도 1 참조), 또는 대차(15)는 자력이 없는 강판이나 기타 적당한 소재로 제작하고 대차(15)의 바닥판(41)에 판상으로 된 자삭판(51)을 고정시키므로써 대차(15)에 장착할 수도 있다(도 2 참조).

대차(15)는 상기한 구동휠(17)에 의해 주판(1)에 소정 간격 이격하여 마주 보고 있는 상태에 있으므로 상기 자석판(51)이 형성하는 자기장 내에 주판(1)에 직접 부착되어 있지 않는다. 그러나 자석판(51)이 형성하는 자기장 내에 주판(1)이 위치하도록 자석판(51)이 배치되어 있으므로, 오버헤드 가열장치(11)는 자석판(51)의 자력에 의해 중력에 반하여 주판(1)의 이면에 유지되게 된다.

오버헤드 가열장치(11)를 주판(1)의 이면에 유지시키기 위해 판형의 자석판을 사용하는 이유는 자석판(51)과 주판(1) 사이의 자력에 의한 인력을 최대화하기 위함이다. 물론 자석판(51)은 오버헤드 가열장치(11)의 중량을 지탱하기에 충분한 정도의 자력을 가져야 할 것이다.

자석판(51)에 자력을 제공하는 것은 자석판을 영구자석으로 하는 방법과 대차에 판 형상의 전자석을 내장하는 방법을 사용할 수 있다. 후자의 방법은 필요에 따라 자석판(51)에 자력을 공급 및 차단할 수 있어서 본 고안의 오버헤드 가열장치(11)를 주판(1)으로부터 용이하게 해체할 수 있어서 바람직하나 자석판(51)을 영구자석으로 제작하는 것이 장치를 단순화할 수 있다는 점에서 바람직할 것이다.

한편, 용접 작업 및 오버헤드 가열작업시 방출되는 고열이 자석판(51)에 가해져 그 자력이 감소되는 것을 방지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 상기 자석판(51)의 외측에 구동휠(17)의 회전에 영향을 미치지 않도록 보호 커버(43)를 설치할 수 있다.

자석판(51)은 그 전체를 자석으로 제작할 수도 있지만, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 다수의 작은 판형 자석(53)을 내열성 판(55) 내에 심어서 형성할 수도 있다. 이때 상기 자석(53)이 용접작업 및 오버헤드 가열작업시 방출되는 고열에 의해 가열되어 자력을 상실하는 것을 방지하기 위해 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상기 자석판(51)의 자석(53) 둘레에는 자석(53)을 냉각시키기 위한 순환로(61)를 형성한다.

상기 순환로(61)에는 자석(53)으로 전달되는 열기를 차단하고 흡수할 수 있는 냉각용 유체가 순환된다. 순환로(61)에 공급되는 냉각용 유체로서는 공기나 물을 사용할 수도 있지만, 이 경우 물이나 공기를 순환로(61)로 공급하기 위한 별도의 시설이 부가되어 오버헤드 가열장치의 구성을 복잡하게 하므로 상기 가열 토치 유닛(13)의 토치(21)에 공급되는 산소가 순환로(61)를 순환하도록 구성하는 것이바람직하다.

예컨대, 산소 탱크(63)와 연료 탱크(65)로부터 토치(21)로 산소를 공급하는 호스(63')를 바로 토치(21)로 연결되게 하지 않고 자석판(51)에 형성된 순환로(61)를 경유한 후에 토치(21)에 연결되도록 구성한다.

구체적으로 설명하면 자석판(51)에 인접 형성된 분배기(67)에는 산소 탱크(63)와 연료탱크(65)의 공급호스(63', 65')가 연결되는 산소공급구(69)와 연료가스 공급구(73)가 형성되어 있다. 상기 분배기(67)는 산소와 연료가스를 좌우의 토치(21)에 분배하는 기구로서, 상기 연료가스 공급구(67)는 두 개의 분지된 연료가스 배출구(75)에 바로 연결되어서 연료 탱크(65)로부터의 연료가스가 바로 양측에 설치된 토치(21: 도 1 참조)로 공급되도록 배관되지만, 상기 산소 공급구(69)는 상기 자석판(51)에 형성된 순환로(61)에 연결되어 있어서 산소가 자석판(51)을 순환한 후에 분지된 산소 배출구(71)를 통해 양측의 토치(21)로 공급되도록 배관되어 있다.

상기와 같은 순환로(61)의 구성에 따라 용접 대상물의 이면을 가열할 때 토치(21)에 공급되는 산소는 자석판(51)의 순환로(61)를 순환하면서 용접작업 및 가열 작업시에 발생한 열을 차단하는 것과 동시에 자석판(51)에 전달된 용접열을 흡수하여 토치(21)로 보내게 되므로, 자석판(51)의 자석(53)이 가열되어 자력이 상실되는 것을 충분히 예방할 수 있게 된다.

본 구체예에서는 산소가 자석판(51)의 순환로(61)를 순환하는 예에 대한 것이고 연료가스가 순환로(61)를 순환하도록 할 수도 있다.

이하, 본 고안의 오버헤드 가열장치(11)의 작동에 대해 설명한다. 먼저, 용접작업이 이루어지는 주판(1)의 이면에 상기 자석판(51)의 자력에 의해 오버헤드 가열장치(11)를 유지시킨다. 그리고, 상기 토치 유닛 지지대(25)를 대차(15)에 대해 좌우로 이동시키거나 상기 토치 유닛(13)을 좌우로 이동시켜 토치 유닛(13)의 토치(21)가 용접 부위에 정확히 일치되도록 한 다음 토치(21)의 높이를 조절하여 토치(21)와 주판(1) 사이의 간극을 조정한다. 이어서 상기 구동 모터의 속도를 용접작업에 맞게 적절히 조절하여 구동휠(17)에 의해 대차(15)를 주판(1)의 이면을 따라 이동시키면서 용접 부위(5)의 이면을 가열한다. 이때 용접 부위(5)가 곡선을 이루고 있는 경우에는 대차(15)의 진행 경로를 변화시키므로 대처할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안에 따른 오버헤드 가열장치에 의하면 대차(15)에 구비된 자석판(51)의 자력에 의해 오버헤드 가열장치(11)를 용접 대상물(1)의 이면에 유지시킨 상태에서 상기 대차(15)를 용접 재상물 이면을 따라 이동시키면서 용접 대상물의 용접 부위 이면을 가열하게 되므로, 오버헤드 가열장치(11)의 취급 및 설치가 용이하고 지면의 평탄도와 관계없이 직선 부위뿐만 아니라 곡선 부위도 자유 자재로 이동하면서 용접 부위의 이면을 가열할 수 있다.

또한, 용접 작업과 오버헤드 가열작업시 방출되는 고열이 상기 보호 커버(43)에 의해 일차적으로 차단될 뿐만 아니라 상기 자석판(51)에 형성된 순환로(61)를 순환하는 가스에 의해 차단 및 냉각되므로 자석판의 자석이 가열되어 자력이 상실되는 것을 확실히 예방할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 용접 대상물(1)의 이면을 가열하는 토치(21)를 구비한 적어도 하나의 가열 토치 유닛(13), 상기 가열 토치 유닛(13)이 장착되는 대차(15), 상기 대차(15)가 용접 대상물(1)의 이면을 따라 이동되도록 하는 구동휠(17), 상기 구동휠(17)에 동력을 제공하는 구동 모터(19), 장치의 전체 중략을 중력에 반하여 용접 대상물(1)의 이면에 유지시키는 자석(53)이 구비된 자석판(51), 및 상기 자석(53)을 냉각시키기 위해 상기 자석판(51)에 형성된 순환로(61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 토치 유닛(13)과 상기 자석판(51) 사이에는 보호 커버(43)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 자석판(51)은 대차(15)의 바닥판(41)인 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 순환로(61)를 순환하는 가스는 상기 토치(21)로 공급되는 산소인 것을 특징으로 하는 오버헤드 가열장치.