KR20110045164A - Auto welding apparatus for kelly bar - Google Patents

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KR20110045164A
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welding
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이상식
박성호
부해룡
강준구
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(주)부마씨이
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Abstract

PURPOSE: A Kelly-bar automatic welding device is provided to secure the uniform welding quality by minimizing the deformation and failure rate of a welding part. CONSTITUTION: A Kelly-bar automatic welding device comprises a spin chuck(10), a bottom support member(20), a rail, a welding member and a side clamping member(40). The spin chuck grips both ends of a Kelly-bar(50) to rotate the Kelly-bar around the central axis. The rail is installed on both side of the Kelly-bar along the longitudinal direction of the Kelly-bar. The welding member welds a strip of Kelly-bar while forwarding along the rail. The side clamping member fixes the strip on both side of the Kelly-bar.

Description

켈리바 자동용접 장치{Auto welding apparatus for kelly bar}Automatic welding apparatus for kelly bar {Auto welding apparatus for kelly bar}

본 발명은 켈리바 자동용접 장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 켈리바의 스트립을 길이방향으로 진행하면서 자동으로 용접할 수 있는 켈리바 자동용접 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a kelly bar automatic welding device, and more particularly, to a kelly bar automatic welding device capable of automatically welding the strip of the kelly bar in the longitudinal direction.

켈리바(Kelly-bar)란 로타리드릴링리그(Rotory Drilling Rig, 이하 RDR이라 한다), 어스 드릴(Earth Drill) 등에 장착되어 굴착용 버킷을 회전시키는 각형 단면의 막대를 말한다. 이 장치는 RDR에 장착되어 깊이가 평균 50m 내외의 지하 토질층을 굴착할 수 있는 장치로 끝단에 굴착용 버킷 등을 장착하여 구경범위인 직경 700 ~ 1,500mm의 토질층의 기초굴착시 사용된다. 켈리바는 인터로킹(Interlocking) 방식을 적용하여 4단이 한 세트를 구성하여 서로 조립체결되며 그 길이는 4단이 완전 조립되어 확장된 상태에서 약 50m에 달한다.Kelly-bar refers to a bar with a rectangular cross section mounted on a rotary drilling rig (hereinafter referred to as RDR) or an earth drill to rotate an excavating bucket. This device is installed in RDR and can excavate underground soil layer with average depth of 50m. It is used for foundation excavation of soil layer with diameter of 700 ~ 1,500mm by mounting excavation bucket at the end. The kelly bar is interlocked to form a set of four stages are assembled into each other, the length of the four stages are fully assembled and extends to about 50m.

켈리바의 제작공정 중 핵심공정은 켈리바 파이프별 결합치부 용접공정이다. 종래에는 용접사가 파이프 하나하나를 구속한 상태로 용접을 진행하였다. 그런데 켈리바의 용접공정은 파이프 하나당 용접장이 평균 100m에 달하며 약 40kg의 용착중량이 발생한다. 파이프 4개가 1set로 조립되는 켈리바는 1set당 약 160kg 정도의 용착중량이 발생한다. 이는 숙련된 용접사 2명이 작업을 하더라도 5 ~ 6일 정도의 작업량에 해당한다. 그러나 실제로는 변형 등을 고려하여 수시로 용접부를 회전시키면서 용접을 해야 하므로 피용물의 고정 및 해체, 재셋팅 작업으로 인하여 소요되는 용접기간이 1주일 이상 소요되고 있는 실정이다. 또한 용접 후 사상 작업에도 보조공이 4일 이상 투입되고 있다.The core process of the kelly bar manufacturing process is the welding process of joint teeth by kelly bar pipe. Conventionally, the welder proceeded welding in a state in which one pipe is restrained. However, the welding process of kelly bar averages 100m of welding field per pipe and generates about 40kg of welding weight. The kelly bar, in which four pipes are assembled in one set, generates a weld weight of about 160 kg per set. This is equivalent to five to six days of work, even if two skilled welders work. However, in practice, welding must be performed while rotating the welding part in consideration of deformation and the like, so that the welding time required for fixing, dismantling, and resetting the object is more than one week. In addition, the auxiliary hole has been put in for more than 4 days in the post-welding finishing work.

켈리바의 용접작업은 높은 노동강도 등으로 인하여 제품생산시 불량률이 발생함은 물론 장시간 용접작업의 노출로 인한 근골격계 질환 유발 및 고열에 의한 안전사고 발생 등 관련 작업환경이 열악하다는 문제점이 있다. 본 발명은 이를 개선하는 켈리바 자동용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The welding work of kelly bar has a problem in that the work environment is poor due to the high labor intensity, and the related work environment such as the occurrence of the musculoskeletal disease caused by the exposure of the welding work for a long time and the safety accident caused by the high temperature. An object of the present invention is to provide a kelly bar automatic welding device that improves this.

또한, 켈리바는 용접 작업부가 길고 원주방향에 등 간격으로 구분 되어진 용접부를 일일이 수작업으로 소재를 돌려가며 위치를 고정 재 셋팅하여 용접작업을 실시함에 따라 이로 인하여 작업자의 육체적 피로도가 증가하고, 작업시간 증대 및 집중도 저하에 따른 안전사고가 발생한다는 문제점이 있다. 본 발명은 등 간격으로 구분된 제품의 형상에 맞추어 용접부의 변형 및 불량률을 최소화하여 균일한 용접 품질을 보증하는 켈리바 자동용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the kelly bar has a long welding work part and the welding parts are divided by equal intervals in the circumferential direction by hand, and the welding work is performed by fixing and resetting the position, thereby increasing the physical fatigue of the worker. There is a problem that a safety accident occurs due to the increase and decrease in concentration. An object of the present invention is to provide a kelly bar automatic welding device that guarantees uniform welding quality by minimizing deformation and defect rate of the weld portion according to the shape of the products separated by equal intervals.

본 발명에 따른 켈리바 자동용접 장치는 회전척과, 하부지지수단과, 용접수단과, 측면 클램핑수단을 포함한다. 상기 회전척은 켈리바의 양단을 파지하며, 상기 켈리바를 중심축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 상기 하부지지수단은 상기 켈리바가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 켈리바의 하부에서 상기 켈리바를 지지하도록 상기 켈리바의 길이방향을 따라 복수개 배치된다. 상기 용접수단은 상기 켈리바의 양측에서 상기 켈리바의 길이방향을 따라 설치된 레일과, 상기 레일을 따라 진행하면서 상기 켈리바의 스트립을 용접할 수 있도록 상기 레일에 설치된 용접기 를 구비한다. 상기 측면 클램핑수단은 상기 용접기로 상기 스트립을 용접시 상기 스트립이 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 상기 켈리바의 양측에서 상기 스트립을 고정시킨다.Kelly bar automatic welding device according to the present invention includes a rotary chuck, lower support means, welding means, side clamping means. The rotary chuck grips both ends of the kelly bar and may rotate the kelly bar about a central axis. The lower support means is disposed in plural along the longitudinal direction of the kelly bar to support the kelly bar at the bottom of the kelly bar to prevent the kelly bar from sagging. The welding means includes a rail provided along the longitudinal direction of the kelly bar at both sides of the kelly bar, and a welder installed on the rail to weld the strip of the kelly bar while traveling along the rail. The side clamping means secures the strips on both sides of the kelly bar to prevent the strip from twisting when the strip is welded with the welder.

또한, 상기의 켈리바 자동용접 장치에 있어서, 상기 하부지지수단은 지지대와 상하가이드부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 지지대는 상기 켈리바를 지지한다. 상기 상하가이드부는 상기 지지대를 상승 또는 하강시킨다.In the above kelly bar automatic welding device, the lower support means preferably includes a support and an upper and lower guide part. The support supports the kelly bar. The vertical guide part raises or lowers the support.

또한, 상기의 켈리바 자동용접 장치에 있어서, 상기 측면 클램핑수단은 클램핑패드와 좌우가이드부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 클램핑패드는 상기 켈리바의 양측의 스트립을 파지한다. 상기 좌우가이드부는 상기 클램핑패드를 좌우로 벌리거나 좁힌다.In the above kelly bar automatic welding device, the side clamping means preferably includes a clamping pad and left and right guides. The clamping pad grips strips on both sides of the kelly bar. The left and right guide parts spread or narrow the clamping pad from side to side.

또한, 상기의 켈리바 자동용접 장치에 있어서, 상기 회전척은 상기 켈리바의 길이 방향을 따라 전진 또는 후진이 가능하다.In the kelly bar automatic welding device, the rotary chuck can be moved forward or backward along the longitudinal direction of the kelly bar.

본 발명에 의하면, 장시간 용접작업에 인한 인체에 유해한 환경으로 인하여 3D업종으로 분류되어있는 용접작업 공정을 기피하는 가장 큰 요인인 노동강도와 근골격계질환, 열, 안전사고 등의 문제를 사전에 제거할 수 있는 켈리바 자동용접 장치의 구축을 통해 직무기피의 근본적인 원인을 제거함으로써 생산환경혁신의 효과가 있다.According to the present invention, problems such as labor intensity, musculoskeletal disorders, heat, safety accidents, etc., which are the biggest factors to avoid the welding work process classified into the 3D industry due to the harmful environment to the human body due to long time welding work, can be eliminated in advance. Eliminating the root cause of job evasion through the establishment of a kelly bar automatic welding device can have the effect of innovation in the production environment.

또한, 건설장비용 부품제조의 특징은 소품종을 장시간 작업을 통해 일정수준 이상의 품질을 유지하여 제작되어야 하는 특성이 있기 때문에 건설기계관련 제조업 에서 중요시하는 부분 중에 하나는 작업자의 피로도가 매우 중요한 요소이다. 따라서 켈리바 자동용접장치를 제공함으로써 작업자의 피로도를 경감하여 대량생산체제에 적합한 생산라인을 구축함과 동시에 작업자 피로도를 줄일 수 있는 효과를 얻음으로서 직무기피 요인해소와 생산량 증대효과를 기대할 수 있다.In addition, the characteristic of manufacturing parts for construction equipment is that the fatigue of the worker is a very important factor in the manufacturing industry related to the construction machinery because the characteristic of the accessory species has to be produced by maintaining a certain level of quality over a long period of time. . Therefore, by providing kelly bar automatic welding device, it is possible to reduce the worker's fatigue by reducing the worker's fatigue and at the same time, to reduce the worker's fatigue, and to reduce the job avoidance factor and increase the output.

또한, 용접공정이 포함된 생산작업에서 작업자의 숙련도에 의해 좌우되는 요소의 작업공정을 초보작업자도 동등한 작업이 가능하게 함으로서 품질개선 및 인건비 절감의 효과도 얻을 수 있다.In addition, in the production work including the welding process, even the novice worker can perform the work of the element that depends on the skill of the operator can achieve the effect of quality improvement and labor cost reduction.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 켈리바 자동용접 장치의 일 실시예의 평면도이고 도 2는 도 1에 도시된 실시예의 정면도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 실시예의 하부지지수단의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 실시예의 측면 클램핑수단의 단면도이묘, 도 5는 켈리바의 단면도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 켈리바 자동용접 장치의 일 실시예를 설명한다.1 is a plan view of one embodiment of a kelly bar automatic welding device according to the present invention according to the present invention and FIG. 2 is a front view of the embodiment shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the lower support means of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view of the side clamping means of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the kelly bar. 1 to 5 will be described an embodiment of the kelly bar automatic welding device according to the present invention.

본 발명에 따른 켈리바 자동용접 장치의 일 실시예는 회전척(10)과, 하부지지수단(20)과, 용접수단(30)과, 측면 클램핑수단(40)을 포함한다.One embodiment of the kelly bar automatic welding device according to the present invention includes a rotary chuck 10, the lower support means 20, the welding means 30, and the side clamping means (40).

회전척(10)은 켈리바(50)의 양단을 파지한다. 켈리바(50)의 외주면에는 원주방향을 따라 일정한 간격으로 스트립(51)이 용접된다. 용접수단(30)이 켈리바(50)의 외주면의 모든 스트립(51)을 용접시키기 위하여 회전척(10)은 켈리바(50)의 중심축을 중심으로 켈리바(50)를 회전시킬 수 있다. 즉 용접수단(50)이 켈리바(50)의 양측에 위치한 스트립(51)을 용접한 경우, 회전척(10)은 켈리바(50)를 회전시켜서 다른 스트립(51)을 켈리바(50)의 양측에 위치시킨다. 또한 켈리바(50)는 4단으로 구성되어 있으므로 각단에 따라 켈리바(50)의 길이가 달라질 수 있다. 그래서 회전척(10)은 켈리바(50)의 양단을 파지하기 위하여 켈리바(50)의 길이 방향을 따라 전진 또는 후진이 가능하다.The rotary chuck 10 grips both ends of the kelly bar 50. The strip 51 is welded to the outer circumferential surface of the kelly bar 50 at regular intervals along the circumferential direction. In order for the welding means 30 to weld all the strips 51 of the outer circumferential surface of the kelly bar 50, the rotary chuck 10 may rotate the kelly bar 50 about the central axis of the kelly bar 50. That is, when the welding means 50 welds the strips 51 located on both sides of the kelly bar 50, the rotary chuck 10 rotates the kelly bar 50 to move the other strip 51 to the kelly bar 50. Position it on both sides of. In addition, since the kelly bar 50 is composed of four stages, the length of the kelly bar 50 may vary according to each stage. Therefore, the rotary chuck 10 can be moved forward or backward along the longitudinal direction of the kelly bar 50 in order to hold both ends of the kelly bar 50.

하부지지수단(20)은 켈리바(50)가 자중으로 처지는 것을 방지하기 위하여 켈리바(50)의 하부에서 켈리바(50)를 지지하는 역할을 한다. 이를 위하여 하부지지수단(50)은 켈리바(50)의 길이방향을 따라 복수개 배치된다. 그리고 하부지지수단(50)은 지지대(21)와 상하가이드부(23)를 구비한다. 지지대(21)는 켈리바(50)의 하부에서 켈리바(50)를 지지한다. 상하가이드부(23)는 지지대(21)를 상승 또는 하강시킨다. 하부지지수단(20)은 상하가이드부(23)가 지지대(21)를 상승시켜 켈리바(50)를 지지한다.The lower support means 20 serves to support the kelly bar 50 at the bottom of the kelly bar 50 to prevent the kelly bar 50 from sagging to its own weight. To this end, the lower support means 50 are disposed in plural along the longitudinal direction of the kelly bar 50. And the lower support means 50 is provided with a support 21 and the upper and lower guide portion 23. The support 21 supports the kelly bar 50 at the bottom of the kelly bar 50. The vertical guide part 23 raises or lowers the support 21. The lower support means 20 supports the kelly bar 50 by raising and lowering the support 21 from the upper and lower guide parts 23.

용접수단(30)은 스트립(51)을 켈리바(50)의 파이프에 용접결합시킨다. 스트립(51)은 켈리바(50)의 파이프에 길이방향을 따라 용접된다. 이를 위하여 용접수단(30)은 레일(31)과 용접기(33)를 구비한다. 레일(31)은 켈리바(50)의 양측에서 켈리바(50)의 길이방향을 따라 설치된다. 용접기(33)는 레일(31)을 따라 진행하면서 켈리바(50)의 양측에서 스트립(51)을 용접할 수 있도록 레일(31)에 설치된다.The welding means 30 welds the strip 51 to the pipe of the kelly bar 50. The strip 51 is welded along the longitudinal direction to the pipe of the kelly bar 50. To this end, the welding means 30 has a rail 31 and a welding machine 33. The rail 31 is installed along the longitudinal direction of the kelly bar 50 at both sides of the kelly bar 50. The welder 33 is installed on the rail 31 so that the strip 51 can be welded on both sides of the kelly bar 50 while traveling along the rail 31.

측면 클램핑수단(40)은 용접기(33)로 스트립(51)을 용접시 스트립(51)이 비틀어지는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위하여 측면 클램핑수단(40)은 클램핑패드(41)와 좌우가이드부(43)를 구비한다. 클램핑패드(41)는 켈리바(50)의 양측에서 스트립(51)을 파지한다. 좌우가이드부(43)는 클램핑패드(41)를 좌우로 벌리거나 좁히는 역할을 한다. 즉 좌우가이드부(43)가 클램핑패드(41)를 좌우로 좁히면 클램핑패드(41)가 스트립(51)의 파지하여 스트립(51)이 비틀어지는 것을 방지할 수 있다.The side clamping means 40 serves to prevent the strip 51 from twisting when the strip 51 is welded by the welder 33. To this end, the side clamping means 40 includes a clamping pad 41 and a left and right guide part 43. The clamping pad 41 grips the strips 51 on both sides of the kelly bar 50. The left and right guide portion 43 serves to open or narrow the clamping pad 41 to the left and right. That is, when the left and right guide parts 43 narrow the clamping pad 41 to the left and right, the clamping pad 41 may be gripped by the strip 51 to prevent the strip 51 from twisting.

이하에서는 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 먼저 켈리바(50)를 켈리바 자동용접 장치로 이동시킨 후 하부지지수단(20)의 상하가이드부(23)로 지지대(21)를 상승시켜 켈리바(50)를 지지한다. 그리고 회전척(10)으로 켈리바(50)의 양단을 파지한다. 또한 측면클랭핑수단(40)의 좌우가이드부(43)로 클램핑패드(41)를 좌우로 좁혀서 켈리바(50)의 스트립(51)을 고정시킨다. 다음으로 용접기(33)를 레일(31)을 따라 이동시키면서 클램핑패드(41)로 고정된 스트립(51)을 용접한다. 용접이 끝나면 회전척(10)으로 켈리바(50)를 회전시켜서 다른 스트립(51)을 용접한다. 따라서 본 실시예의 자동화 장치로 모든 스트립(51)을 용접할 수 있다.The operation of the present embodiment will be described below. First, the kelly bar 50 is moved to the kelly bar automatic welding device, and then the support 21 is raised by the upper and lower guide portions 23 of the lower support means 20 to support the kelly bar 50. Then, both ends of the kelly bar 50 are gripped by the rotary chuck 10. In addition, the clamping pad 41 is narrowed left and right by the left and right guide parts 43 of the side clamping means 40 to fix the strip 51 of the kelly bar 50. Next, while the welder 33 is moved along the rail 31, the strip 51 fixed by the clamping pad 41 is welded. After the welding is completed, the other bar 51 is welded by rotating the kelly bar 50 with the rotary chuck 10. Therefore, all the strips 51 can be welded by the automation apparatus of this embodiment.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 켈리바 자동용접 장치의 일 실시예의 평면도,1 is a plan view of one embodiment of a kelly bar automatic welding device according to the present invention,

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 정면도,2 is a front view of the embodiment shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 실시예의 하부지지수단의 단면도,3 is a cross-sectional view of the lower support means of the embodiment shown in FIG.

도 4는 도 1에 도시된 실시예의 측면 클램핑수단의 단면도,4 is a cross-sectional view of the side clamping means of the embodiment shown in FIG.

도 5는 켈리바의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the kelly bar.

<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

10 : 회전척 20 : 하부지지수단10: rotation chuck 20: lower support means

21 : 지지대 23 : 상하가이드부21: support 23: upper and lower guide part

30 : 용접수단 31 : 레일30: welding means 31: rail

33 : 용접기 40 : 측면클랭핑수단33: welding machine 40: side clamping means

41 : 클램핑패드 43 : 좌우가이드부41: clamping pad 43: left and right guide portion

50 : 켈리바 51 : 스트립50: Kelly Bar 51: Strip

Claims (4)

켈리바의 양단을 파지하며, 상기 켈리바를 중심축을 중심으로 회전시킬 수 있는 회전척과,A rotary chuck that grips both ends of the kelly bar and rotates the kelly bar about a central axis; 상기 켈리바가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 켈리바의 하부에서 상기 켈리바를 지지하도록 상기 켈리바의 길이방향을 따라 복수개 배치된 하부지지수단과,Lower support means disposed in a plurality of longitudinal direction of the kelly bar to support the kelly bar in the lower portion of the kelly bar to prevent sagging of the kelly bar, 상기 켈리바의 양측에서 상기 켈리바의 길이방향을 따라 설치된 레일과, 상기 레일을 따라 진행하면서 상기 켈리바의 스트립을 용접할 수 있도록 상기 레일에 설치된 용접기를 구비한 용접수단과,Welding means having a rail installed along the longitudinal direction of the kelly bar on both sides of the kelly bar, and a welder provided on the rail to weld the strip of the kelly bar while traveling along the rail; 상기 용접기로 상기 스트립을 용접시 상기 스트립이 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 상기 켈리바의 양측에서 상기 스트립을 고정시키는 측면 클램핑수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 켈리바 자동용접 장치.And lateral clamping means for fixing the strip on both sides of the kelly bar to prevent the strip from twisting when the strip is welded by the welder. 제1항에 있어서, 상기 하부지지수단은The method of claim 1, wherein the lower support means 상기 켈리바를 지지하기 위한 지지대와,Support for supporting the kelly bar, 상기 지지대를 상승 또는 하강시키기 위한 상하가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 켈리바 자동용접 장치.Kelly bar automatic welding device characterized in that it comprises a vertical guide portion for raising or lowering the support. 제2항에 있어서, 상기 측면 클램핑수단은The method of claim 2, wherein the side clamping means 상기 켈리바의 양측의 스트립을 파지하기 위한 클램핑패드와,A clamping pad for gripping the strips on both sides of the kelly bar, 상기 클램핑패드를 좌우로 벌리거나 좁히기 위한 좌우가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 켈리바 자동용접 장치.Kelly bar automatic welding device comprising a left and right guide for opening or narrowing the clamping pad to the left and right. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 회전척은 상기 켈리바의 길이 방향을 따라 전진 또는 후진이 가능한 것을 특징으로 하는 켈리바 자동용접장치.The rotary chuck is a kelly bar automatic welding device, characterized in that capable of moving forward or backward along the longitudinal direction of the kelly bar.
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CN104646899A (en) * 2015-01-08 2015-05-27 北京动力机械研究所 Welding supporting device
CN114749785A (en) * 2022-04-14 2022-07-15 北京机械工业自动化研究所有限公司 Automatic welding method and device for circular drill rod end

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