KR20090061740A - 빔 뒤틀림 교정방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 뒤틀림 교정 방법과 그 장치에 관한 것으로, 구동롤러와, 구동롤러 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러와, 바닥에 설치되어 용접물의 변형을 교정하는 교정롤러를 포함하는 용접장치를 갖춘 빔 제작 장치에 있어서, 상기한 구동롤러(1) 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러(2,3)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에서 웨브를 잡아 주며 좌우 대칭으로 설치되는 한쌍의 지지롤러(4)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에 설치하며 플랜지의 이송을 도와 주는 테이블롤러(19)와, 상기한 지지롤러(4) 후방에 설치되어 웨브를 지지하는 지지구(6)와, 상기한 지지구(6) 후방에 설치하는 후방지지롤러(23)를 포함하는 빔 뒤틀림 교정장치에 용접할 플랜지(26)를 투입하여, 상기한 교정롤러를 사용하여 플랜지(26)를 미리 절곡하여 절곡부(90)가 형성되게 한 후, 플랜지(26)를 웨브(27)와 가접하여 절곡된 플랜지(26)의 안쪽 면이 하방으로 놓이게 하여 상기한 교정장치에 재투입하고, 상기한 하방으로 놓인 플랜지(26) 위에 웨브(27)가 수직으로 놓이게 하여 웨브(27)와 플랜지(26) 사이를 용접 진행하는 것을 특징으로 하며, 상기한 빔 제작에 사용되는 철판의 두께는 80-120mm 인 것을 특징으로 하며, 본 발명의 장치적인 주요 특징은, 상기한 빔 뒤틀림 교정 장치에 위치시키는 웨브(27)의 상부에는 가압장치(30)가 설치되며, 상기한 가압장치(30)는, 상기한 교정 장치 상부에 설치되며 위치시키는 웨브(27)의 주위를 둘러싸도록 형성되는 지지프레임(37)과, 지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)와, 지지프레임(37) 측부에 설 치하는 측가압장치(40)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)는, 지지프레임(37)의 상부에 수직으로 설치되는 실린더(45)와, 실린더(45) 하단에 설치되는 대가압롤러(43)와, 대가압롤러(43)와 나란히 종방향으로 설치되며, 수용구(50) 안에 몸체(49)가 탄성적으로 들어갈 수 있게 구성된 홈(48)을 갖는 소가압롤러(42)를 포함하며, 상기한 측지지장치(40)는 피스톤(35)이 가로로 설치되고 피스톤(35)의 단부에는 롤러(36)가 설치된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다
빔, 빌트업, 뒤틀림, 교정기, 형강

Description

빔 뒤틀림 교정방법 및 장치{twist correction method and its apparatus}
본 발명은 규격 "I" 빔 등과 같은 일정한 형상과 규격의 빔이 아닌 비규격의 빔을 제작할때 발생되는 비틀림을 교정하는 빌트업 빔(built-up beam) 교정장치 및 그를 이용한 교정 방법에 관한 것이다
예를 들어, 교량이나 빌딩 등의 각종 건축물에는 각종 형강 빔이 소요되는데 특히 일정 규격품이 아닌 경우에는 직접 제작을 하여야 한다. 이때 2 내지 3 조각의 철판을 용접하여 원하는 규격의 빔을 만들어 내는데 이 경우, 용접 응력으로 인해 변형이 발생한다. 이를 교정하고자 할 경우, 많은 작업 시간이 소요되고 불편하며, 그를 위한 별도의 에너지 손실도 많다.
이를 개선하기 위해 용접과 동시에 교정하는 장치가 개발되었는데 공개된 자료로는 한국특허공개번호 1999-61957 호의 것이 있다. 공개된 이 자료는 빔을 용접작업함과 동시에 용접으로 변형된 부위를 가압하여 교정하는 장치이다
그러나 이 장치는 실시상 아래와 같은 여러가지 불편한 문제점이 있다
수직으로 세운 빔의 플랜지를 잡아줄 때 그 고정하여 주고 가이드 하여주는 것이 안정적이고 견고하지 못하여 용접 불량과 교정 불량이 발생한다. 그로 인해 작업된 자재를 폐기하거나 재교정하여야 하는 어려운 작업이 빈번히 발생하므로 인력적으로로 재료적으로나 큰 손실이 발생한다
또한 작업 대상물을 고정시 수동 조작으로 인해 많은 시간이 소요되며, 견고한 지지가 어려워 안전상 사고 발생도 빈번하며, 용접시 작업 대상물의 흔들림이나 위치 변경이 발생하여 그로 인해 용접작업 불량으로 인한 불량제품 양산을 야기하게된다. 또한 용접 작업하면서 이송하는 진행이 원활하지 못하여 부하가 많이 걸린다
또한 종래의 경우, 철판을 사용하여 빔 제작할 경우, 즉, 용접 작업시 통상적으로 용접 부위의 용접 두께가 10-20mm 정도 되는데, 빔 제작에 사용되는 용접 가능한 최대 철판 두께는 80- 90mm 두께 정도까지 용접이 가능하다. 그 이상의 두께의 철판을 사용하여 빔 제작 용접 작업할 경우, 용접 부위의 과다한 응력 발생으로 인해, 용접 부위를 중심으로 안으로 오무려지는 형상의 응력에 의한 변형이 매우 심하게 일어난다. 이 경우, 산소 용접기를 사용하여 교정 작업을 하여야 하는데 그 작업 시간이 매우 오래 걸리고 그 작업도 매우 번거로운 단점이 있어 생산성이 매우 떨어지는 문제가 있다
본 발명은 이러한 점을 감안하여 후판의 빔제작 용접작업시, 용접 응력에 의한 변형이 최소화되게 하고 그 제작 공수를 줄이고, 또한 더욱 편리하게 작업할 수 있는 장치와 방법을 개발하였다.
본 발명의 빔 뒤틀림 교정 방법과 그 장치의 주요 구성은, 구동롤러와, 구동롤러 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러와, 바닥에 설치되어 용접물의 변형을 교정하는 교정롤러를 포함하는 용접장치를 갖춘 빔 제작 장치에 있어서, 상기한 구동롤러(1) 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러(2,3)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에서 웨브를 잡아 주며 좌우 대칭으로 설치되는 한쌍의 지지롤러(4)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에 설치하며 플랜지의 이송을 도와 주는 테이블롤러(19)와, 상기한 지지롤러(4) 후방에 설치되어 웨브를 지지하는 지지구(6)와, 상기한 지지구(6) 후방에 설치하는 후방지지롤러(23)를 포함하는 빔 뒤틀림 교정장치에 용접할 플랜지(26)를 투입하여, 상기한 교정롤러를 사용하여 플랜지(26)를 미리 절곡하여 절곡부(90)가 형성되게 한 후, 플랜지(26)를 웨브(27)와 가접하여 절곡된 플랜지(26)의 안쪽 면이 하방으로 놓이게 하여 상기한 교정장치에 재투입하고, 상기한 하방으로 놓인 플랜지(26) 위에 웨브(27)가 수직으로 놓이게 하여 웨브(27)와 플랜지(26) 사이를 용접 진행하는 것을 특징으로 하며, 상기한 빔 제작에 사용되는 철판의 두께는 80-120mm 인 것을 특징으로 하며, 본 발명의 장치적인 주요 특징은, 상기한 빔 뒤틀림 교정 장치에 위치시키는 웨브(27)의 상부에는 가압장치(30)가 설치되며, 상기한 가압장치(30)는, 상기한 교정 장치 상부에 설치되며 위치시키는 웨브(27)의 주위를 둘러싸도록 형성되는 지지프레임(37)과, 지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)와, 지지프레임(37) 측부에 설치하는 측가압장치(40)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)는, 지지프레임(37)의 상부에 수직으로 설치되는 실린더(45)와, 실린더(45) 하단에 설치되는 대가압롤러(43)와, 대가압롤러(43)와 나란히 종방향으로 설치되며, 수용구(50) 안에 몸체(49)가 탄성적으로 들어갈 수 있게 구성된 홈(48)을 갖는 소가압롤러(42)를 포함하며, 상기한 측지지장치(40)는 피스톤(35)이 가로로 설치되고 피스톤(35)의 단부에는 롤러(36)가 설치된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다
본 발명에 의하면, 종래에는 작업 할 수 없었던 80mm 이상, 100mm 내지 120mm 정도의 후판도 본 발명에 따른 장치와 역벤딩 방법을 이용하여 효과적으로 적업할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 후판을 역벤딩시킨 후 용접하여 응력에 의한 변형을 최소화 할 수 있어 교정작업의 인력손실과 시간을 최대한 절약 가능하다
또한 본 발명에 따른 가압장치(30)를 이용하면, 매우 편리하고 효율적이면서 안정적으로 빔 제작을 위한 용접 및 교정 작업을 할 수 있다
상술한 본 발명의 주요 구성 외 더욱 상세한 구성을 첨부 도면에 의거 상술한다
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 일부를 정면에서 본 주요 부분에 대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는, 전방에 구동롤러(1)가 설치되고, 그 뒤 좌우에 플랜지롤러(2,3)가 설치되고, 그 후방에 가로지르게 길게 테이블롤러(19)가 설치되고 그 상부로 지지롤러(4)가 설치되고 그 후방 아래에는 교정롤러(8)가 그 뒤로는 지지구(6)가 설치된다. 지지구(6)는 위에서 아래로 눌러 주는 역할을 한다.
상기한 구조의 가운데 반을 중심으로 우측에 있는 플랜지롤러(2)와 지지롤러(4)는 도 2 에 도시한 플랜지핸들(11)과 지지핸들(12)에 의해 각각 조작된다. 즉, 상기한 각각의 핸들을 돌리면 후진 가능하게 조작이 된다. 이러한 기계적인 작동은 기계 기술 분야에서는 일반적으로 사용되는 기술이므로 이에 대한 구체적인 구조 설명은 필요 없다. 반대로, 좌측에 있는 플랜지롤러(3)와 지지롤러(4)는 유압으로 전후진 조작 작동된다.
종래의 경우, 좌측에 있는 플랜지롤러(3)가 핸들에 의한 수동으로 조작되었다. 이 경우 중앙으로의 가압이 충분하지 못하고, 가압함에 있어 수동 조작이므로 숙련자가 아니면 정밀한 조작이 불가능하고, 수동조작을 위기 위한 시간도 많이 소요된다. 또한 웨브와 플랜지를 중앙에 위치시켜 가압조작하기가 어렵고 좌우의 수동 조작 핸들에 의한 가압 고정이 웨브와 플랜지를 충분히 지지해 주지 못하는 문제도 있다
본 발명에서는 플랜지롤러(3)가 유압으로 이송되게 하고, 지지롤러(4)를 포함한 그 후방 좌측에 있는 모든 지지 구성요소가 유압으로 작동되게 구성되어 있 다. 이와 같이 하면 우측 구성요소들을 수동 핸들로 이송하여 작업할 플랜지와 웨브를 중심에 놓이게 잡아 주고, 2 차로 좌측에 있는 구성요소들을 유압으로 가압함으로 인해 용접 대상물을 정확히 중앙에 큰 힘을 안들이고 위치시킬 수 있다. 그러나 종래와 같이 수동조작으로는 매우 힘든 작업이며 시간이 많이 소요되고 정확한 고정 작업이 불가능하여 용접 및 교정 불량이 발생한다
한쌍의 지지롤러(4)는 수직으로 세워지는 웨브를 잡아줌과 아울러 웨브의 이송을 롤러로 부드럽게 가이드해 준다. 지지롤러(4)는 롤러가 수직으로 세워진 형상으로 이루어지고 지지봉(73)과 연결된다. 지지봉(73)은 상대적으로 큰 부재로 이루어지는데 이것은 용접 대상물의 웨브를 지지하기 위한 것이다. 지지롤러(4)는 웨브를 가이드하는 역할이라면 지지봉(73)은 지지하는 역할을 한다
지지롤러(4)를 지지봉(73)에서 연결축(74)으로 연결하여 앞으로 돌출 형성시킨 이유는 지지롤러(4) 앞에서 지지롤러(4) 후방으로 진입하는 웨브가 부드럽게 미리 가이드되어 안으로 안전하게 안내되게 하기 위한 것이며, 연결축(74) 끝단에는 지지봉(73)이 진입되는 용접물을 큰 힘으로 지지해 줄 수 있다. 지지봉(73)은 실린더(71)에서 전후진되는 피스톤(72)과 연결된다.
테이블롤러(19)는 수직으로 세워진 용접 대상물의 하부를 지지하면서 원활히 이송되게 해주며, 지지구(6)는 용접되어 후방으로 진행되는 웨브를 2차로 안전하게 가이드하여 준다
한편, 도 2 에서 보듯이, 모터(52)에 의한 회전력은 체인(53)에 의하여 전동되어, 도 1 에도 도시한 구동롤러(1)에 전동된다. 모터(52)의 중심축(54)은 도 1 에 도시한 교정롤러(8)를 회전시킨다
도 1 에서, 좌우에는 용접장치(15)를 설치한다. 예를 들어 CO2 용접 건을 장착한다. 용접장치(15)는 실린더(31)와 피스톤(32)을 포함하며, 피스톤(32) 선단에 장착되는 용접건은 피스톤(32)의 작동으로 전후진 가능하다
도 3 은 본 발명의 장치인 도 1 의 배면에서 본 도면이다
도시한 바와 같이, 후방에도 전방의 플랜지롤러(2,3) 및 테이블롤러(19)와 동일한 형상의 후방롤러(17) 및 후방테이블롤러(21)가 설치된다. 그리고 후방테이블롤러(21) 상부로는 후방지지롤러(23)가 설치된다. 이러한 구성으로 인해 앞에서 후방으로 진입하는 용접물을 안전하게 가이드 및 이송하게 해준다. 종래에는 이러한 구성이 결여되어 후방으로 나오는 용접물이 불안하게 이송되고 용접 및 교정 불량이 다량 발생한다
상기 구성에 따른 실시를 함께 설명하면 아래와 같다
도 4 에서 보듯이, 웨브(27)에, 도 1 에 도시된 용접장치(15)를 사용하여, 별도로 절단한 플랜지(25,26)를 길이 방향으로 길게 용접한다. "ㅗ" 형상일 경우엔 플랜지 하나만 취부하고, "I" 형상일 경우엔 2 개를 취부한다.
용접시, 도 5 에 도시한 바와 같이, 웨브(27)와 플랜지(25,26)를 가용접(가접)한 상태에서 수직으로 세운 후, 유압 장치가 구비된 가압장치(30)를 이용하여, 수직가압장치(44)가 설치된 상부에서 가압하면서 측면의 지지프레임(37)에 설치한 측지지장치(40)로 지지시킨다. 수직가압장치(44)는 실린더(45)와 피스톤(46)을 포 함하며, 피스톤(46)의 하단에는 소가압롤러(42)와 대가압롤러(43)가 설치된다.
도 6 은 소가압롤러(42)와 대가압롤러(43)를 보여 주고 있다. 소가압롤러(42)는 홈(48)을 갖는 형상이며 그 몸체(49)와 함께 수용구(50) 안으로 들어 간다. 수용구(50) 내부에는 스프링이 장착되어 있어 소가압롤러(42)가 수용구(50) 안으로 탄성적으로 수용된다. 그러나 대가압롤러(43)는 제 위치에서 회전 가능하게만 설치된다. 소가압롤러(42)의 사용은, 플랜지(25)가 없는 웨브(27)만 수직으로 세워 작업할 때 편리하다. 즉, 웨브(27)를 홈(48)에 끼워 1 차 지지한 후 수직가압장치(44)를 하강 작동시키면, 소가압롤러(42)는 수용구(50) 안으로 들어가고 대가압롤러(43)가 결국 견고하게 지지한다
한편, 측지지장치(40)는 선단에 롤러(36)가 형성되고 후방은 피스톤(35)을 갖추고 있어 전후진 가능하며, 이 측지지장치(40)는 필수적인 것이 아니라 선택적으로 사용 가능하다. 웨브(27) 두께가 두껍거나 높이가 높을 경우에는 반드시 사용한다.
측가압장치(40)의 아래쪽 지지는 도 2 에 도시한 플랜지핸들(11)과 지지핸들(12)을 조작하여 빔(28)의 설치 위치까지 플랜지롤러(2)와 지지롤러(4)를 밀착시켜 놓은 후(후방에 설치한 후방지지롤러(23) 등의 작동도 동일하다) 좌측의 플랜지롤러(3), 지지롤러(4) 및 후방지지롤러(23)를 유압으로 작동 전진시켜 견고하게 고정한다
이와 같이 가접한 웨브(27)와 플랜지(26)를 수직으로 설치 및 지지한 상태에서 용접이 이루어진다. 즉, 구동롤러(1)가 구동하여 회전하면 그 위에 올려진 빔(28)이 이송되면서 용접된다. 도 4 와 같이 용접장치의 용접건으로 용접하면 상부에 도시한 플랜지(25)와 같이, 용접 부위에 응력이 발생하여 변형이 생긴다
그러나 본 발명에 따른 도 1 의 장치에 의하면 용접장치(15)의 용접 작업으로 인해 변형된 부분을 용접장치(15)의 후방에서 교정작업이 동시에 진행된다. 즉, 가압장치(30)가 상부에서 빔을 가압하면, 플랜지(26)가 교정롤러(8)에 눌려지게 되어 용접으로 변형되는 부분을 교정하며, 후방에서는 수직으로 세워진 롤러 형상의 지지구(6)가 플랜지(26)를 눌려주므로 변형되는 것을 교정하여 준다
본 발명에 의하면, 용접 직후에 변형된 상태를 즉시 바로 잡아 주므로, 교정시 큰 힘과 에너지를 들이지 않으면서도 용접 부위에 크랙 등의 손상이 가지 않게 교정 작업할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 종래와 달리 좌측의 모든 구성 요소들이 유압으로 작동되게 구성되어 있으며 그외 새로 설치되는 여러 구성 요소들로 인해 작업 대상물의 설치 작업이 매우 편리하고 신속하며 작업이 매우 정확한 장점이 있다.
상기한 본 발명의 장치를 이용하여 후판의 용접 및 교정방법을 이하 설명한다
웨브와 플랜지의 용접 작업시, 용접량, 벤딩각, 응력 등에 따라 변수가 많으나 대체로, 철판 두께가 최대 80mm 경우, 목두께가 10-20mm 정도 용접 목두께가 두꺼워진다. 그러면 응력이 커진다. 따라서 종래 경우, 80-90mm 정도가 되면 용접을 불가능하다
따라서 80-120mm까지는 역벤딩 처리 후 용접하면 평면 가까이 나온다
즉, 도 4 의 (나) 도면에서 보듯이, 플랜지(26)를 상기한 교정장치에 투입하면 플랜지(26)의 저면에 절곡부(90)가 형성된다. 이 상태의 플랜지(26)를 웨브(27)와 가접하여 세워 상기한 교정장치에 다시 가져가 용접장치(15)로 용접하면 용접 응력이 작용하여 절곡부(90)가 거의 평면으로 펴진다
그러면 플랜지(26)를 교정하는 작업이 거의 필요 없다. 비록 응력 발생이 커 플랜지(26)가 수평면이 안나오고 약간 굽혀지더라도 그 변형량이 적으므로 교정 작업이 간단히 끝날 수 있다
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 일부에 대한 정면 요부 구성도
도 2 는 도 1 의 우측에서 본 요부 구성도
도 3 은 도 1 의 후방에서 본 요부 구성도
도 4 는 본 발명의 장치에 따른 작업 방법을 설명하기 위한 도면
도 5 는 가압장치(30)를 사용하여 교정 작업하는 것을 설명하기 위한 도면

Claims (4)

  1. 구동롤러와, 구동롤러 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러와, 바닥에 설치되어 용접물의 변형을 교정하는 교정롤러를 포함하는 용접장치를 갖춘 빔 제작 장치에 있어서,
    상기한 구동롤러(1) 후방에 설치되며 플랜지를 잡아주는 플랜지롤러(2,3)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에서 웨브를 잡아 주며 좌우 대칭으로 설치되는 한쌍의 지지롤러(4)와, 상기한 플랜지롤러(2) 후방에 설치하며 플랜지의 이송을 도와 주는 테이블롤러(19)와, 상기한 지지롤러(4) 후방에 설치되어 웨브를 지지하는 지지구(6)와, 상기한 지지구(6) 후방에 설치하는 후방지지롤러(23)를 포함하는 빔 뒤틀림 교정장치에 용접할 플랜지(26)를 투입하여,
    상기한 교정롤러를 사용하여 플랜지(26)를 미리 절곡하여 절곡부(90)가 형성되게 한 후,
    플랜지(26)를 웨브(27)와 가접하여 절곡된 플랜지(26)의 안쪽 면이 하방으로 놓이게 하여 상기한 교정장치에 재투입하고,
    상기한 하방으로 놓인 플랜지(26) 위에 웨브(27)가 수직으로 놓이게 하여 웨브(27)와 플랜지(26) 사이를 용접 진행하는 것을 특징으로 하는 빔 뒤틀림 교정 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 빔 제작에 사용되는 철판의 두께는 80-120mm 인 것을 특징으로 하는 빔 뒤틀림 교정방법
  3. 상기한 빔 뒤틀림 교정 장치에 위치시키는 웨브(27)의 상부에는 가압장치(30)가 설치되며, 상기한 가압장치(30)는,
    상기한 교정 장치 상부에 설치되며 위치시키는 웨브(27)의 주위를 둘러싸도록 형성되는 지지프레임(37)과,
    지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)와,
    지지프레임(37) 측부에 설치하는 측가압장치(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 빔 뒤틀림 교정장치
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기한 지지프레임(37) 상부에 설치되는 수직 가압장치(44)는,
    지지프레임(37)의 상부에 수직으로 설치되는 실린더(45)와,
    실린더(45) 하단에 설치되는 대가압롤러(43)와,
    대가압롤러(43)와 나란히 종방향으로 설치되며, 수용구(50) 안에 몸체(49)가 탄성적으로 들어갈 수 있게 구성된 홈(48)을 갖는 소가압롤러(42)를 포함하며,
    상기한 측지지장치(40)는 피스톤(35)이 가로로 설치되고 피스톤(35)의 단부에는 롤러(36)가 설치된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 빔 뒤틀림 교정장치
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