KR20110094611A - 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법은, 시공할 강관들을 일렬로 정렬하고, 강관 내부정형장치를 투입하여 위치를 고정함과 아울러 양쪽 강관의 연결부를 각각 정형하고, 견인장치를 이용하여 양쪽 강관을 상호 밀착시킨 후에, 백 서포팅 장치를 확장시켜 양쪽 강관 연결부의 내면에 서포팅 플레이트들이 밀착되도록 한 상태에서, 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관 연결부의 외면을 원주 방향으로 자동 용접할 수 있도록 구성됨으로써, 강관 외면에서 한 번의 용접 공정으로 강관을 연결 시공할 수 있게 되어 강관 시공 연결 작업의 편의성을 도모하고, 작업 공정을 단축시켜 경제성 향상에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법{Pipe line connecting method in construction site, using device shaping roundness of inside-joint portions and device welding outside-joint portion of steel pipes}

본 발명은 대형 강관들을 직렬로 배열한 상태에서 정형하고 양쪽 강관 연결부를 용접하여 연결하는 강관 현장시공 연결방법에 관한 것이다.

본 출원인은 600mm 이상의 대형 강관 시공시에 배관 및 용접을 자동으로 시행하여 시공성, 경제성, 안전성을 높일 수 있도록 '강관의 시공방법'을 개발하여 특허출원 한 바 있고, 대한민국 특허청으로부터 위의 기술에 대하여 등록번호 10-0440555호로 특허 받은 바 있다.

이후, 본 출원인은, 강관 정형기로부터 외면 용접기를 분리하여 구성함과 아울러, 정형기와 외면 용접기를 별도로 이용하여 강관 시공을 진행함으로써 작업 준비 시간은 물론 시공 시간, 정리 시간을 크게 단축하고, 독립적인 기구도 별도 시공을 진행할 수 있도록 하여 시공의 전문성을 확보하고, 보다 우수한 시공성을 달성할 수 있는 '강관 시공 방법'을 개발하여 특허출원 한 바 있고, 대한민국 특허청으로부터 등록번호 10-0847547호로 특허 받은 바 있다.

이와 같은 본 출원인의 특허 발명들은, 대형 강관 시공시에 배관 설치 작업 및 용접 연결 작업 등을 자동으로 시행하여 시공성, 경제성, 안전성 등을 크게 향상시키는 효과가 있었다.

하지만, 본 출원인의 특허 발명들을 포함하여, 종래에는 강관의 외부 정형을 실시한 후에, 강관 연결부 외면과 내면을 각각 용접하기 때문에 두 번의 용접 작업으로 강관 시공 연결 방법을 간소화하는데 한계가 있는 문제점이 있다.

특히, 양쪽 강관을 서로 맞댄 상태의 맞대기 강관 연결 방법에 적용하면서 전체적으로 용접 작업을 간소화할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강관 내부정형장치를 이용하여 강관의 내부에서 양쪽 강관을 맞댄 상태에서 강관의 외부에서 외면 자동용접장치를 이용하여 한 번의 용접 공정으로 강관을 연결 시공할 수 있도록 함으로써 강관 시공 연결 작업의 편의성을 도모하고, 작업 공정을 단축시켜 경제성을 향상시킬 수 있는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 강관의 내부에 투입되어 강관을 정형하고, 양쪽 강관을 서로 견인하여 맞댄 상태에서 양쪽 강관 연결부 내면을 지지할 수 있도록 구성함으로써 강관 연결 작업의 편의성 및 신속성을 도모할 수 있도록 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 강관 내부정형장치로 강관의 내측 연결부를 지지한 상태에서 박스형 구조를 가진 자동용접 캐리지를 이용하여 강관의 외면을 자동 용접할 수 있도록 함으로써, 강관 연결부의 용접 정밀도를 향상시킴과 아울러 협소한 시공 공간에서도 용이하게 용접 작업이 가능하도록 하여, 용접 품질 및 용접 작업성 향상에 기여할 수 있는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은, 강관 외면 용접시에 웰딩 하우스를 설치한 상태에서 강관 외면 용접을 실시함으로써 강관 외면 용접 작업의 편의성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법은, 강관 시공 현장에서 시공할 강관들을 서로 연결할 수 있도록 일렬로 정렬하는 정렬단계와; 상기 정렬단계 후에, 강관 내부정형장치를 투입하여 상호 연결할 양쪽 강관의 내면에 정형장치를 파지시켜 강관 내부정형장치의 위치를 고정함과 아울러, 상기 정형장치를 이용하여 양쪽 강관의 연결부를 각각 정형하는 정형단계와; 상기 정형단계에서 정형된 양쪽 강관을 맞대기 외면 용접이 가능하도록 강관 내부정형장치의 견인장치를 이용하여 양쪽 강관을 상호 밀착시키는 맞대기 단계와; 상기 맞대기 단계 후에, 강관 내부정형장치의 백 서포팅 장치를 확장시켜 양쪽 강관 연결부의 내면에 백 서포팅 장치의 서포팅 플레이트들이 밀착되도록 하는 백 서포팅단계와; 상기 맞대기 단계 후 또는 백 서포팅단계 후에, 강관 외면 자동용접장치를 강관의 둘레에 장착하고, 상기 백 서포팅단계 후에 강관 연결부 내면에 서포팅 플레이트가 지지된 상태에서 상기 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관 연결부의 외면을 원주 방향으로 자동 용접하는 외면 용접단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 정형단계, 맞대기 단계, 백 서포팅단계에 이용되는 강관 내부정형장치는, 종방향으로 길게 설치된 센터 프레임과; 상기 센터 프레임에 구비되어 강관의 내부를 주행할 수 있도록 이루어진 주행 장치와; 상기 센터 프레임의 둘레에 구비되어 양쪽 강관의 내면에 밀착되어 파지되는 동시에 양쪽 강관 연결부를 각각 정형하는 양쪽 정형장치와; 상기 양쪽 정형장치 사이에 구비되어 양쪽 강관을 상호 밀착시키거나 맞대어지도록 견인하는 견인장치와; 상기 양쪽 정형장치 사이에서 양쪽 강관의 연결부 내면에 밀착되어 강관 외면 용접을 보조하는 백 서포팅 장치를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 외면 용접단계에서, 강관 연결부의 외면을 자동 용접하기 전에 강관 연결부 주변에 내부를 보호할 수 있는 웰딩 하우스를 설치한 다음 외면 자동 용접을 실시할 수 있다.

이때, 상기 웰딩 하우스는 연결할 강관의 크기 또는 주변 작업 환경에 맞게 전체적인 폭을 조절하여 설치할 수 있다.

상기 외면 용접단계에서, 상기 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관의 외면을 용접할 때, 강관 연결부의 최상점 또는 최저점으로부터 좌우 하측 또는 상측 방향으로 180° 구간을 차례로 이동하면서 강관 외면 연결부를 용접하는 것이 바람직하다.

상기 외면 용접단계에서, 강관 외면 자동용접장치로 강관 연결부 외면을 다수의 패스로 용접하는 경우에, 강관 외면 자동용접장치로 강관 연결부 외면 둘레에 1패스 또는 그 이상의 용접이 완료되면, 강관 외면 자동용접장치는 계속해서 강관 연결부 외면 둘레를 용접하고, 상기 강관 내부정형장치는 다음의 강관 연결부로 이동시킨 후에, 상기 정형단계, 맞대기 단계, 백 서포팅단계를 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명은, 강관 내부정형장치를 이용하여 강관의 내부에서 양쪽 강관을 맞댄 상태에서 강관의 외부에서 외면 자동용접장치를 이용하여 한 번의 용접 공정으로 강관을 연결 시공할 수 있도록 구성되기 때문에 강관 시공 연결 작업의 편의성을 도모하고, 작업 공정을 단축시켜 경제성 향상에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 강관 내부정형장치를 이용할 경우에, 강관의 내부에서 강관을 정형하고, 양쪽 강관을 서로 견인하여 맞댄 상태에서 양쪽 강관 연결부 내면을 지지하면서 강관의 외면을 용접할 수 있도록 구성되기 때문에 강관 연결 작업의 편의성 및 신속성을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 자동용접 캐리지를 이용하여 강관의 외면을 자동 용접할 경우에, 강관 연결부의 용접 정밀도를 향상시킴과 아울러 협소한 시공 공간에서도 용이하게 용접 작업이 가능하도록 하여, 용접 품질 및 용접 작업성 향상에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은, 강관 외면 용접시에 작업 환경에 따라 웰딩 하우스를 설치한 상태에서 강관 외면 용접을 실시할 수 있기 때문에 주변 환경 조건에 의한 영향을 최소화한 상태에서 강관 외면 용접 작업을 보다 원활하고 신뢰성 있게 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 따른 강관 내부정형장치가 도시된 도면들로서,
도 1 내지 도 6은 제1실시예에 따른 강관 내부정형장치가 도시된 도면들이고, 도 7 내지 도 10은 제2실시예에 따른 강관 내부정형장치가 도시된 도면들이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 강관 외면 자동용접장치가 도시된 도면들로서, 도 11 내지 13은 제1실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치가 도시된 도면들이고, 도 14 내지 15는 제2실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치가 도시된 도면들이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명에 따른 웰딩 하우스가 도시된 도면들로서, 도 16은 사시도, 도 17a는 정면도, 도 17b는 측면 구성도, 도 17c는 평면도, 도 18은 웰딩 하우스의 폭 조절장치의 구성을 보인 상세도이다.
도 19 내지 도 26은 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법을 순서대로 도시한 도면들이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 강관 현장시공 연결방법은, 크게 강관의 연결부를 면취 가공하는 베벨러(도 19 참조), 강관 내부에 진입하여 양쪽 강관 연결부 내부를 정형하여 연결하는 강관 내부정형장치(도 1 내지 도 10), 자동용접 캐리지를 이용하여 강관의 외면에 원주 용접 작업을 구현하는 강관 외면 자동용접장치(도 11 내지 도 15), 강관 외면 용접 작업시에 필요에 따라 이용할 수 있는 웰딩 하우스(16 내지 도 18) 등을 이용하여 시공하게 된다.

이러한 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법에 이용되는 장치들을 첨부된 도면을 참조하여 각각 설명하고, 이후 도 19 내지 도 26을 참조하여 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 강관 내부정형장치(100)에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 강관 내부정형장치를 설명함에 있어서, 크게 두 가지 실시예를 설명한다. 도 1 내지 도 6은 강관 내부정형장치의 제1실시예를 보여주는 도면들이고, 도 7 내지 도 10은 강관 내부정형장치의 제2실시예를 보여주는 도면들이다.

본 발명에 따른 강관 내부정형장치의 제1실시예에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 강관 내부정형장치의 제1실시예가 도시된 측면 구성도로서, 양쪽 강관을 견인하기 전의 상태를 보여주는 도면 및 양쪽 강관을 견인한 상태를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 1의 주요부 확대도이며, 도 4는 도 1의 A-A 방향의 단면 구성도로서, 정형장치 및 백 서포팅 장치 확장전의 상태를 보여주는 도면, 도 5는 도 2의 B-B 방향의 단면 구성도로서, 정형장치 및 백 서포팅 장치 확장된 상태를 보여주는 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명에 따른 강관 내부정형장치의 주행 장치의 구성을 보인 정면 구성도이다.

이들 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강관 내부정형장치(100)는, 종방향으로 길게 설치된 센터 프레임(110)과, 이 센터 프레임(110)에 구비되어 강관(P)의 내부를 주행할 수 있도록 이루어진 주행 장치(120)와, 상기 센터 프레임(110)의 둘레에 구비되어 양쪽 강관의 내면에 밀착되어 파지되는 동시에 강관 연결부를 각각 정형하는 양쪽 정형장치(130)와, 양쪽 정형장치(130) 사이에 구비되어 양쪽 강관을 상호 밀착시키거나 맞대어지도록 견인하는 견인장치(150)와, 양쪽 정형장치(130) 사이에서 양쪽 강관의 연결부 내면에 밀착되어 강관 외면 용접을 보조하는 백 서포팅 장치(170)를 포함하여 구성된다.

이러한 강관 내부정형장치(130)의 각각의 구성에 대하여 설명한다.

먼저, 상기 센터 프레임(110)은, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 주행 장치(120), 정형장치(130), 견인장치(150), 백 서포팅 장치(170) 등이 설치될 수 있도록 강관의 길이 방향으로 길게 구성된다.

센터 프레임(110)은, 긴 통형 구조로 형성될 수 있으나, 필요에 따라서는 주행 장치(120), 정형장치(130), 견인장치(150) 등과 조합되어 구성될 수 있다. 즉, 센터 프레임(110)은 강관 내부정형장치(100)를 구성하는 전체 장치들을 일체로 연결하고 작동이 가능하도록 지지하는 구조물이다.

이러한 센터 프레임(110)의 일측(또는 전방)에는 장치 주행시에 내부 구조물을 보호할 수 있도록 커버 프레임(116)이 설치될 수 있다. 커버 프레임(116)은 도면에 예시된 바와 같이 둥근 캡 구조로 다수의 금속재의 긴 부재들이 배치되어 구성될 수 있고, 센터에는 인양 또는 견인 등을 위한 고리부(117)가 설치될 수 있다.

다음, 상기 주행 장치(120)는, 본 발명의 강관 내부정형장치(100)가 강관의 내면을 따라 주행할 수 있도록 구성된 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 삼발이 구조를 갖는 단위 주행 세트가 센터 프레임(110)에 복수 개소에 설치된다. 본 실시예의 도면에서는 2개의 단위 주행 세트가 도시된 구성을 보여주고, 2개의 단위 주행 세트 모두 정형장치(130) 및 견인장치(150)를 중심으로 한쪽 센터 프레임(110) 쪽에 배치된 구성을 예시하고 있다.

하지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 강관 내부정형장치(100)가 강관의 내면을 따라 주행할 수 있는 방식이면, 3개 이상의 단위 주행 세트가 구비되게 구성될 수 있고, 또한 복수의 단위 주행 세트가 정형장치(130) 및 견인장치(150)의 양쪽에 배치되게 구성되는 것도 가능하다.

주행 장치(120)를 구성하는 단위 주행 세트에 대하여 설명한다.

단위 주행 세트는 센터 프레임(110)을 중심으로 3발이 방식으로 주행 지지대(121)가 배치되고, 각 주행 지지대(121)의 끝단에는 강관의 내면에 따라 회전하는 바퀴(123)가 설치된다. 이때 적어도 하나 이상의 바퀴(123)는 전동 모터 등에 의해 회전할 수 있도록 구성되어 자동 주행이 가능하도록 이루어지는 것이 바람직하다. 전동 모터는 센터 프레임(110) 쪽에 설치되어 벨트나 체인 등의 동력전달수단으로 바퀴(123)에 구동력을 전달할 수 있도록 구성할 수 있다. 여기서 전동 모터 및 동력전달수단의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 용이하게 배치하여 구성할 수 있으므로, 구체적인 도면 예시 및 이에 대한 설명은 생략한다.

이러한 단위 주행 세트는 주행 지지대(121)가 센터 프레임(110)을 중심으로 접힘 및 펼침 작동이 가능하도록 구성된다. 이를 위해 센터 프레임(110)의 둘레에 설치되어 주행 지지대(121)가 회전 가능하게 연결되는 제1주행 지지체(125), 이 제1주행 지지체(125)와 이격된 위치에 구비된 제2주행 지지체(127), 제2주행 지지체(127)에서 각 주행 지지대(121)에 연결된 펼침 지지대(128)로 이루어진다.

상기 주행 지지대(121)와 제1주행 지지체(125)의 연결 부분, 펼침 지지대(128)와 주행 지지대(121)와 연결 부분, 펼침 지지대(128)와 제2주행 지지체(127)의 연결 부분은 모두 링크 방식으로 자유 회전토록 연결되는 것이 바람직하다.

그리고 각 주행 지지대(121)의 접힘 및 펼침 작동이 가능하도록, 상기 제1주행 지지체(125)와 제2주행 지지체(127) 중 어느 하나는 센터 프레임(110)에 고정되고, 다른 하나는 센터 프레임(110)의 길이 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 관련하여 제2주행 지지체(127)가 슬라이딩 되도록 구성된 경우를 예시하여 설명한다.

센터 프레임(110)에는 제2주행 지지체(127)를 슬라이딩 이동시킬 수 있도록 슬라이딩 구동장치(미도시)가 설치된다. 슬라이딩 구동장치는, 직선 운동력을 제공하여 제2주행 지지체(127)를 직선 이동시키도록 유압 실린더와 같은 유압식 액츄에이터, 전동식 리니어 액츄에이터 등 직선 운동력을 제공할 수 있는 공지의 액츄에이터이면 실시 조건에 따라 적절하게 선택하여 구성할 수 있다. 이러한 슬라이딩 구동장치는 센터 프레임(110)의 내측에 설치된 상태에서 제2주행 지지체(127)에 연결되어 제2주행 지지체(127)를 슬라이딩 이동시키도록 구성된다. 물론, 센터 프레임(110)에는 제2주행 지지체(127)와 슬라이딩 구동장치가 연결되어 직선 이동에 지장을 주지 않도록 긴 슬롯이 다수 개 형성되어 구성될 수 있다.

또한, 센터 프레임(110)에는 주행 지지대(121)가 완전히 펼쳐진 상태를 유지할 수 있도록 스토퍼 장치가 구비될 수 있다. 스토퍼는 제2주행 지지체(127)가 슬라이딩하여 주행 지지대(121)가 완전히 펼쳐지거나 접혀지면, 제2주행 지지체(127)의 이동을 제한하는 구조로 설치하는 것이 바람직하다. 일례로 센터 프레임(110)에 설치된 스토퍼 핀이 이를 구동하는 장치에 의해 센터 프레임(110) 밖으로 돌출되면서 제2주행 지지체(127)의 이동을 제한하도록 구성할 수 있다.

제1주행 지지체(125)가 슬라이딩 작동되도록 구성하는 경우에도 상기에 설명한 제2주행 지지체(127)의 슬라이딩 및 이동 제한 구조를 동일하게 적용하여 구성할 수 있다.

한편, 3발이 방식으로 배치된 주행 지지대(121)들은, 도 6을 참고하면, 센터를 중심으로 아래쪽에 위치된 두 개의 주행 지지대(121a)(121b)는 90도 간격으로 배치되고, 나머지 하나의 주행 지지대(121c)는 두 개의 주행 지지대(121a)(121b)로부터 135도 간격을 갖도록 배치된다. 물론, 3개의 주행 지지대(121a)(121b)(121c)들이 모두 120도 균등 간격으로 배치하는 것도 가능하나, 강관 내부정형장치(100)의 하중을 고려하여, 안정적으로 주행 및 지지할 수 있도록 아래쪽에 위치된 두 개의 주행 지지대(121a)(121b)는 본 실시예의 도면에서와 같이 120도 간격보다 작은 각도로 배치되게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 양쪽 정형장치(130)는, 센터 프레임(110)에 방사형 구조로 확장되면서 강관의 내면에 밀착되어, 강관의 내면을 파지(내면에 고정)하는 기능을 함과 아울러, 양쪽 강관이 상호 맞대어 질 때, 단차 발생이 최소화된 상태에서 강관 연결이 이루어질 수 있도록 정형하는 장치이다.

양쪽 정형장치(130)는, 양쪽에 나란히 배치된 2개의 정형장치(130A)(130B)로 이루어지는데, 각각의 정형장치(130)는, 센터 프레임(110)의 둘레에 원판형 몸체 구조로 설치된 정형 바디(131), 이 정형 바디(131)의 내측에 센터 프레임(110)을 중심으로 방사형 구조로 배치되어 정형 바디(131)의 외측 둘레 밖으로 돌출되면서 강관의 내면에 밀착되는 복수의 정형 핀(133), 센터 프레임(110)의 축방향으로 설치되어 정형 핀(133)들을 밀어주는 푸시 블록(139)과, 이 푸시 블록(139)을 전후 이동시키는 정형 실린더(142)로 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 정형 실린더(142)의 작동으로 푸시 블록(139)이 전진하면, 정형 핀(133)들이 방사형 구조로 확장되면서 강관의 내면에 밀착되면서 강관을 파지함과 아울러, 정형할 수 있도록 구성되는 것이다.

여기서 정형 바디(131)는, 두 개의 원판이 일정 간격을 두고 나란히 설치되어 센터 프레임(110)에 고정 브래킷(132)을 통해 고정되게 설치되는 것이 바람직하다.

또 정형 바디(131)의 내측에는 정형 바디(131)는 정형 핀(133)들이 직선 이동할 수 있도록 안내하는 핀 가이드(131a; 도 4 참조)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 정형 핀(133)은, 상기 핀 가이드(131a)의 내측에서 상기 푸시 블록(139)에 의해 직선 이동하는 로드부(134)와, 이 로드부(134)의 끝단부에 구비되어 정형 바디(131)의 외측 둘레 밖으로 돌출되면서 강관의 내면에 밀착되는 정형 플레이트(135)로 구성되는 것이 바람직하다.

정형 플레이트(135)는, 상기 로드부(134)의 끝단에 각각 설치된 플레이트 블록(136)과, 이 플레이트 블록(136)의 바깥쪽 면에 설치되어 강관의 내면에 밀착되는 정형 패드(137)로 이루어질 수 있다. 이때 플레이트 블록(136)은 금속판재로 이루어지는 것이 바람직하고, 정형 패드(137)는 가죽, 합성수지 등 어느 정도 탄성을 갖는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 정형 핀(133)들이 모두 16개가 설치된 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 실시 조건에 따라 그 개수를 달리하여 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 푸시 블록(139)은, 정형 실린더(142)에 의해 센터 프레임(110)의 중앙부에서 축방향으로 전후진할 수 있도록 구성된다.

이때 푸시 블록(139)과 정형 핀(133)은 경사진 면(139s; 도 3 참조)이 상호 접촉하도록 구성되어 푸시 블록(139)이 이동할 때 정형 핀(133)들이 동시에 밖으로 확장되거나 안쪽으로 축소될 수 있도록 구성된다.

정형 핀(133)들은 푸시 블록(139)이 앞으로 전진하여 밀어줌으로써 확장되는데, 확장 후에 다시 원위치로 이동하는 구조는, 실시 조건에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예들 들면, 정형 바디(131)와 정형 핀(133) 사이에 탄성 부재(미도시)를 설치하여 복원력을 이용한 구조 또는 푸시 블록(139)과 정형 핀(133) 사이의 경사진 면(139s) 인근에 자성체를 구비하여 자성체(미도시)의 자력을 이용하는 구조 등으로 이루어질 수 있다.

한편, 양쪽 정형장치(130)의 푸시 블록(139)은 센터 프레임(110)의 내측에서 상호 마주하도록 배치되는데, 두 푸시 블록(139) 사이에는 푸시 가이드(141)가 설치될 수 있다. 물론, 각 푸시 블록(139)에는 상기 푸시 가이드(141)의 양단부가 삽입되어 결합되는 가이드 홈부(139a; 도 3 참조)가 각각 형성된다.

상기한 바와 같은 양쪽 정형장치(130)의 실시예에서는, 각 정형장치(130A)(130B)가 하나의 정형 실린더(142)로 작동되는 푸시 블록(139)에 의해 방사형으로 배치된 정형 핀(133)들이 확장 및 축소 작동이 가능한 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 각각의 정형 핀(133)들이 각각의 정형 실린더에 의해 작동될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

다음, 상기 견인장치(150)는, 상기 양쪽 정형장치(130) 사이에 연결되게 설치되는데, 양쪽 정형장치(130)가 강관의 내면에 밀착되어 강관을 파지 및 정형한 상태에서 양쪽 정형장치(130) 사이의 간격을 좁힘으로써 양쪽 강관의 서로 밀착되어 맞댄 상태 또는 결합된 상태가 되도록 하는 장치이다.

이러한 견인장치(150)는, 양쪽 정형장치(130)에 연결되는 견인 실린더(151)로 구성되는데, 본 실시예의 도면에서는 4개의 견인 실린더(151)가 원주 방향으로 일정 간격마다 설치된 구성을 보여준다. 또한 각 견인 실린더(151)들 사이에는 가이드 봉(153)도 함께 설치된다.

견인 실린더(151)는 한 쪽의 제1 정형장치(130A)에 고정된 상태에서 제2 정형장치(130B)에 피스톤 로드가 연결됨으로써 유압으로 힘으로 견인 작동이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

가이드 봉(153)은 견인 실린더(151)들에 의해 양쪽 정형장치(130)가 당겨질 때, 한 쪽 정형장치(130A)가 다른 쪽 정형장치(130B) 쪽으로 안정되게 견인될 수 있도록 설치된 것이다. 또한 가이드 봉(153)은 견인 실린더(151)들과 함께 양쪽 정형장치(130)를 연결하여 안정된 연결 상태가 유지되도록 하는 역할도 한다. 이를 위해 가이드 봉(153)의 일단부는 제2 정형장치(130B)에 고정되고 타단부는 제1 정형장치(130A)의 가이드 홀(155; 도 3 참조)에 끼워진 상태에서 직선 이동이 가능하도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 견인장치(150)가 작동하기 위해서, 양쪽 정형장치(130) 사이에 위치되는 센터 프레임(110)의 길이도 가변될 수 있도록 구성되어야 하는바, 길이 가변이 가능하도록 센터 프레임(110)이 분할된 구성으로 이루어진다.

도면에 예시된 바와 같이, 양쪽 정형장치(130) 사이의 센터 프레임(110)이, 외통체(113)와 그 내부에 삽입된 내통체(112)로 연결되어 견인장치(150)가 작동될 때 길이가 가변되도록 구성될 수 있다. 이와는 달리 도면에 예시되지는 않았지만, 한 쪽 정형장치(130) 자체가 센터 프레임(110)의 둘레에서 슬라이딩 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

다음, 상기 백 서포팅 장치(170)에 대하여 설명한다.

백 서포팅 장치(170)는 양쪽 강관이 상호 맞대어진 상태에서 맞대어진 연결부의 내측을 지지하여, 강관 연결부 외측에서 용접이 이루어질 수 있도록 지지하는 구성 부분이다.

이러한 백 서포팅 장치(170)는, 양쪽 정형장치(130) 사이에서 양쪽에 각각 원주 방향으로 복수 개가 배치되어 구성되고, 또한 양쪽 각 백 서포팅 장치가 서로 엇갈린 위치(교번적으로)에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 각 백 서포팅 장치는, 센터 프레임(110)과 한 쪽 정형장치(130A) 쪽에 지지된 서포팅 브래킷(171)과, 이 서포팅 브래킷(171)에 슬라이딩 가능하게 설치된 슬라이딩체(173)와, 서포팅 브래킷(171)에 지지된 상태에서 상기 슬라이딩체(173)를 직선 이동시키는 서포팅 액츄에이터(175)와, 슬라이딩체(173)의 외곽부에 설치되어 양쪽 강관 연결부의 내면에 밀착되는 서포팅 플레이트(177)로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서 서포팅 브래킷(171)은, 좌우에 각각 구비되는데, 도 3을 참조하면, 제1 서포팅 브래킷(171A)은 센터 프레임(110)의 둘레에 수직으로 세워진 구조로 설치되고, 제2 서포팅 브래킷(171B)은 한 쪽 정형장치(130A)의 측면에 설치된 구조로 구성될 수 있다. 물론 제2 서포팅 브래킷(171B)도 제1 서포팅 브래킷(171A)과 같이 센터 프레임(110)에 지지되게 구성하는 것도 가능하다.

이러한 양쪽 서포팅 브래킷(171)은 상측의 상호 마주하는 면에 상기 슬라이딩체(173)가 슬라이딩 작동되도록 지지하고 안내하는 슬라이딩 브래킷(172; 도 3 참조)이 구비된다. 이 슬라이딩 브래킷(172)은 강관의 연결부 방향으로 경사진 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

도 3에서 참조 번호 180은 센터 프레임(110) 즉 외통체(113)에 설치된 제1 서포팅 브래킷(171A)을 구성하기 위해, 슬라이딩 브래킷(172)을 지지하기 위한 서포팅 지지구조물이다. 이 서포팅 지지구조물(180)은 정형장치(130)의 원판과 유사한 구조로 나란히 배치된 원판부(181)와, 이 원판부(181)를 센터 프레임(110)을 안정적으로 고정시키는 지지 브래킷(183)으로 이루어질 수 있다. 물론, 원판부(181)의 상측부에는 상기에서 설명한 슬라이딩 브래킷(172)이 설치된다.

상기 서포팅 액츄에이터(175)는, 상기 슬라이딩체(173)를 직선 이동시킬 수 있는 구성이면 공지의 직선 운동 기구 중 하나를 이용하여 구성하는 것이 가능하다. 본 실시예의 도면에서는, 유압 실린더로 구성된 구조를 예시하고 있다. 이때 유압 실린더는 서포팅 지지구조물(180) 또는 정형장치(130)의 원판형 몸체에 회전 가능하도록 지지된 상태에서 피스톤 로드가 슬라이딩체(173)에 연결되어 직선 이동시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

서포팅 플레이트(177)는, 동판 재질과 같은 금속판재로 이루어질 수 있으며, 바깥쪽 면이 강관의 내면 곡률과 대략 일치하도록 라운드지게 형성되어, 상기 슬라이딩체(173)를 따라 내외 방향으로 이동하면서 양쪽 강관 연결부 내면에 밀착될 수 있도록 구성된다.

이때 서포팅 플레이트(177)는 도 1 및 도 4에서와 같이 축소된 상태에서 도 2 및 도 5에서와 같이 확장되면서 강관 연결부 내면에 밀착될 수 있도록 다수의 조각으로 분할되어 구성된다.

즉, 서포팅 플레이트(177)가 확장된 상태에서는 원형띠 모양을 이루면서 양쪽 강관 연결부의 내면에 밀착되고, 축소된 상태에서는 다수의 조각이 분할되어 내측으로 이동하는 동시에 양쪽 방향(각 정형장치(130) 방향)으로 벌어지도록 구성되는 것이다.

이러한 서포팅 플레이트(177)는 상호 분할된 부분 즉, 접촉되는 부분(177a; 도 3 참조)은 경사진 구조로 접촉하도록 구성되어, 확장된 상태에서 서로 지지하면서 강관 연결부 내면에 견고하게 밀착될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 도면에서는, 서포팅 플레이트(177)가 8개로 분할되고, 이에 따라 슬라이딩체(173)와 이를 지지하는 서포팅 브래킷(171), 슬라이딩체(173)에 작동력을 제공하는 액츄에이터(175)도 각각 8개씩 구비된 구성을 예시하고 있다. 이러한 개수의 구성은 실시 조건에 따라 그 이하 또는 이상의 개수로 변경하여 구성 가능함은 물론이다.

따라서 상기 백 서포팅 장치(170)는, 상기 각 슬라이딩체(173)의 슬라이딩 방향이 강관 연결부 내면을 향하여 경사진 방향으로 슬라이딩 되도록 이루어져, 양쪽 백 서포팅 장치의 서포팅 플레이트(177)가 강관의 내면 연결부에 밀착될 때 양쪽 서포팅 플레이트(177)가 서로 교번적으로 상호 결합되면서 전체적으로는 원형띠 구조를 형성하여 강관 연결부 내면을 지지할 수 있도록 구성되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 구비되는 백 서포팅 장치(170)는, 서포팅 플레이트(177)가 경사진 방향으로 이동하면서 확장되도록 구성되기 때문에 전체적으로 백 서포팅 장치(170)의 구성을 간단히 함과 아울러, 서포팅 플레이트(177) 간의 간섭을 최소화한 상태에서 작동이 가능하도록 하는 장점을 제공한다.

이제, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 강관 내부정형장치(100)의 작동 구현예를 설명한다.

도 1에서와 같이 양쪽 강관(P)이 일렬로 배치된 상태에서, 강관 내부정형장치(100)가 강관의 내부로 진입한다. 이때, 강관 내부정형장치(100)의 주행 장치(120)가 펼쳐진 상태에서 도 6에서와 같이 강관 내면에 3발이 방식으로 지지된 상태에서 이동하게 된다. 강관 내부정형장치(100)의 이동은 주행 장치(120)를 자동 주행이 가능하도록 구성할 경우에는 전동 모터 등을 작동시킴으로써 자동 주행될 수 있고, 수동 주행으로 구성된 경우에는 견인 대차 등을 이용하여 끌어서 강관 내부를 이동시킬 수 있다.

강관 내부정형장치(100)가 양쪽 강관의 연결부 쪽에 도달하면, 양쪽 백 서포팅 장치(170)의 양쪽 서포팅 플레이트(177)의 중심(C; 도 1 참조)이 강관 연결부의 센터에 일치하도록 강관 내부정형장치(100)를 위치시킨 상태에서, 제2 정형장치(130B)를 작동하여 정형 핀(133)을 확장시킴으로써 전체 강관 내부정형장치(100)를 한쪽 강관에 고정시킨다.

이후, 다른 쪽 강관 내부에 위치되는 제1 정형장치(130A)를 작동하여 정형 핀(133)을 확장시킴으로써 제1 정형장치(130A) 쪽도 다른 쪽 강관 내부에 고정시킨다. 이때, 제1 정형장치(130A)와 제2 정형장치(130B)를 확장시키면서 양쪽 강관을 정원에 가깝게 또는 상호 맞댄 상태에서 단차가 최소화될 수 있게 정형하는 작동도 동시에 구현할 수 있다.

제1 및 제2 정형장치(130)의 작동은 위에서 설명한 바와 같이 각 정형 실린더(142)가 작동되면서 각 푸시 블록(139)을 전방으로 밀어줌으로써 정형 핀(133)들이 확장되어 정형 패드(137)들이 강관의 내면에 밀착되는 작동으로 이루어진다.

이후, 양쪽 정형장치(130)를 이용하여 양쪽 강관에 고정됨과 아울러 양쪽 강관의 끝단부가 정형되면, 견인장치(150)를 작동하여, 양쪽 강관이 서로 맞대어진 상태로 밀착시킨다. 이때 양쪽 정형장치(130)의 간격을 좁혀짐과 아울러 센터 프레임(110)은 내통체(112)가 외통체(113) 내부로 슬라이딩된다.

상기와 같이 하여, 양쪽 강관이 상호 맞대어지면, 강관 용접을 위한 백 서포팅 장치(170)가 작동하여, 서포팅 플레이트(177)가 양쪽 강관 연결부 내면에 밀착된다.

이때 서포팅 플레이트(177)는 위에서도 설명한 바와 같이 양쪽 정형장치(130) 쪽에서 경사진 방향으로 상향 확장되면서 강관 내면 연결부에 밀착되고, 동시에 서포팅 플레이트(177)가 상호 경사진 면(177a)으로 접촉되므로, 전체적으로 확장되었을 때 원형 띠 구조를 이루면서 양쪽 강관 연결부 내면에 밀착되어 외부 용접을 지지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 강관 내부정형장치의 제2실시예에 대하여 설명한다.

참고로 전술한 제1실시예와 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고 가급적 반복 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 강관 내부정형장치의 제2실시예가 도시된 도면들로서, 도 7 내지 도 8은 백 서포팅 장치의 서포팅 해제시의 상태를 보여주는 측면 구성도 및 주요부 평면 상세도이고, 도 9 내지 도 10은 백 서포팅 장치의 서포팅 작동시의 상태를 보여주는 측면 구성도 및 주요부 평면 상세도이다.

이들 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 강관 내부정형장치(100)는, 센터 프레임(110), 주행 장치(미도시), 양쪽 정형장치(130), 견인장치(150) 등의 구성은 전술한 제1실시예의 구성과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다.

다만, 본 발명의 제2실시예에서는, 백 서포팅 장치(190)의 구성이 전술한 본 발명의 제1실시예의 구성과 다르게 구성된다.

본 실시예의 백 서포팅 장치(190)는, 양쪽 정형장치(130) 사이에서 원주 방향으로 일정 길이로 분할된 다수의 서포팅 플레이트(197)가 좌우 방향으로 이동하면서, 서포팅 작동과 해제 작동을 실시할 수 있도록 구성된다. 즉, 서포팅 작동시에는 분할된 서포팅 플레이트(197)가 전체적으로 상승함과 아울러 양쪽에서 원형 띠 구조로 모아지면서 양쪽 강관의 내측 연결부를 지지할 수 있도록 구성되고, 서포팅 작동 해제시에는 분할된 서포팅 플레이트(197)가 하강함과 아울러 양쪽으로 벌어지면서 해제 작동이 이루어지도록 구성된다.

이때 복수의 서포팅 플레이트(197)는 인접한 서포팅 플레이트(197)들이 서로 반대 방향(측면에서 보았을 때 좌우 방향)으로 움직일 수 있게 엇갈리게 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 백 서포팅 장치(190)는, 한 쪽 정형장치(130A) 쪽에 지지된 서포팅 브래킷(191)과, 이 서포팅 브래킷(191)의 바깥쪽에 원주 방향으로 일정 간격마다 배치된 복수의 서포팅 지지블록(193)과, 상기 서포팅 브래킷(191) 측에 설치되어 각각의 서포팅 지지블록(193)을 상하 방향(반경 방향)으로 직선 이동시키는 복수의 서포팅 액츄에이터(192)와, 상기 각각 서포팅 지지블록(193)에 강관의 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 복수의 서포팅 플레이트(197)와, 각각의 서포팅 플레이트(197)와 서포팅 지지블록(193) 사이에 배치되어 서포팅 플레이트(197)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(196)를 포함하여 구성된다.

여기서 서포팅 브래킷(191)은 한 쪽 정형장치(130A)의 측면에 원형 링 구조로 설치되는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 다른 쪽 정형장치(130B) 쪽에 서포팅 브래킷(191)과 강관의 길이 방향으로 상호 슬라이딩되게 서브 플레이트(199; 도 7 등에 점선 표시 부분)를 구성하는 것도 가능하다.

서브 플레이트(199)는 서포팅 브래킷(191)과 결합되어 정형 장치의 내부를 보호함과 아울러 서포팅 브래킷(191)의 한 쪽을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.

서포팅 지지블록(193)은 크게 상기 서포팅 액츄에이터(192)가 결합되는 결합부(193a)와, 이 결합부(193a)로부터 강관의 길이 방향으로 수평 연장되고 상부에 상기 서포팅 플레이트(197)가 슬라이딩되는 슬라이딩부(193b)로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 슬라이딩부(193b)에는 상기 서포팅 플레이트(197)와의 사이에 슬라이딩 기구(194)가 설치되는데, 슬라이딩 기구(194)는 서포팅 지지블록(193)에 고정된 슬라이드 가이드(194a)와, 이 슬라이드 가이드(194a)를 따라 직선 이동되고 그 상부에 서포팅 플레이트(197)가 설치되어 있는 슬라이딩 블록(194b)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 슬라이딩부(193b)의 양쪽 끝부분에는 상기 탄성부재(196)를 지지할 수 있도록 지지부(193c)가 상측(바깥쪽)으로 돌출되게 구성된다. 반대로 지지부(193c)가 돌출되지 않고 도면에 예시된 바와 같이 슬라이딩부(193b)가 전체적으로 홈 구조로 형성되어 양쪽 끝부분에 탄성부재(196)를 지지할 수 있도록 구성되는 것도 가능하다.

서포팅 액츄에이터(192)는 공압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더로 구성될 수 있는데, 실린더가 서포팅 브래킷(191)에 지지되게 설치되고 실린더의 피스톤 로드(192b)는 서포팅 지지블록(193)의 결합부(193a)에 결합되게 구성되는 것이 바람직하다.

서포팅 플레이트(197)는 긴 플레이트 형상으로 이루어져 원주 방향으로 길게 배치되고, 상면은 강관의 내면에 밀착될 수 있도록 강관의 내측 곡률 반경과 일치하는 곡면으로 형성된다. 물론, 전체 서포팅 플레이트(197)가 곡면 구조를 갖도록 형성하는 것도 가능하다.

이러한 서포팅 플레이트(197)는 그 양단부(197a)가 경사지게 형성되어 인접한 다른 서포팅 플레이트(197)와 상호 경사면이 밀착된 상태에서 양쪽으로 벌어지거나 모아질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

탄성부재(196)는 상기 슬라이딩부(193b)의 양쪽 지지부(193c) 중 어느 한쪽과 상기 슬라이딩 블록(194b) 사이에 설치되어 서포팅 플레이트(197)에 탄성력을 제공하도록 구성될 수 있다.

즉, 인접한 서포팅 플레이트(197)들이 서로 반대 방향으로 움직일 수 있도록 구성되는 바, 탄성부재(196)들도 각 서포팅 플레이트(197)를 중심으로 교번적으로 반대 방향으로 배치되게 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 도면에서 예시된 탄성부재(196)는 다수개의 코일 스프링이 설치된 구조를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 서포팅 플레이트(197)가 확장되는 방향으로 탄성력을 제공할 수 있으면 공지의 다양한 탄성부재(196)를 적용하여 이용 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제2실시예의 강관 내부정형장치도 위에서 설명한 제1실시예의 작동 방법과 동일하게 이루어진다.

다만, 제2실시예는 제1실시예의 백 서포팅 장치(190)와 구성이 다르게 이루어지는 바, 백 서포팅 장치(190)의 작동에 대해서만 설명한다.

도 7 내지 도 8은 백 서포팅 장치(190)의 서포팅 작동 해제시의 도면들로서, 서포팅 지지블록(193)들이 하강한 상태에 있고, 서포팅 플레이트(197)들은 양쪽으로 벌어져 있게 된다.

이때, 서포팅 플레이트(197)는 하강한 상태에 있게 되므로 서포팅 작동시(확장시) 보다 전체적으로 반경이 작아지게 된다. 따라서 서로 엇갈리게 배치된 인접한 서포팅 플레이트(197)의 양단부(197a)가 경사 접촉에 의해 양쪽으로 밀리면서(슬라이딩되면서) 탄성부재(196)를 압축하고 있는 상태로 있게 된다.

이와 같은 상태에서 백 서포팅 장치(190)의 서포팅 작동이 이루어지면, 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 서포팅 액츄에이터(192)인 실린더에 공압(또는 유압)이 제공됨에 따라 서포팅 지지블록(193)들이 상승(확장)하게 되고, 이때 서포팅 플레이트(197)들이 형성하는 전체 반경도 커지면서 서포팅 플레이트(197)가 탄성부재(196)의 탄성력에 의해 서로 모아지는 방향으로 움직여 전체적으로 원형 띠 구조를 이루게 된다.

따라서 서포팅 플레이트(197)들이 원형 띠 구조로 모아진 상태로 양쪽 강관의 내면 연결부를 지지하고, 이러한 상태로 도 7에 도시된 바와 같이 강관 연결부 외면에 강관 외면 자동용접장치를 장착하여 자동 용접을 실시할 수 있게 된다.

다음, 도 11 내지 도 15를 참조하여, 본 발명에 따른 강관 외면 자동용접장치에 대하여 설명한다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치(포터블 장착 타입)를 보여주는 도면이고, 도 14 내지 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치(원형 몸체 장착 타입)를 보여주는 도면이다.

도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치에 대하여 설명한다.

도 11은 강관 외면 자동용접장치의 측면도, 도 12는 정면도이고, 도 13은 강관 외면 자동용접장치의 부대 장비를 포함한 전체 도면이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치(200)는, 강관(P)의 둘레에 장착될 수 있도록 폐쇄시 원형 구조를 갖는 주행 레일 어셈블리(201)와, 용접 토치(260)가 장착된 상태에서 주행 레일(201)을 따라 이동하면서 강관 연결부 외면에 자동 원주 용접을 실시하는 자동용접 캐리지(250)로 이루어진다.

상기 주행 레일(201)은, 상기 자동용접 캐리지(250)가 주행할 수 있도록 강관(P)의 둘레에 장착되는 레일(203)이 구비된다.

이때, 레일(203)은 강관의 둘레에 장착될 수 있도록 복수개로 분할되어 구성되는 바, 레일 클램프(205)를 이용하여 복수개로 분할된 레일들을 원형 링 구조로 상호 연결하여 고정할 수 있도록 구성된다.

상기 레일(203)의 안쪽면에는 강관의 둘레면에 밀착되는 스파이크(207)들이 다수 설치되는 구성으로 이루어진다.

이러한 주행 레일(201)을 따라 강관의 둘레를 이동하면서 강관 외면에 자동 용접을 실현하는 자동용접 캐리지(250)에 대하여 설명한다.

자동용접 캐리지(250)는 크게 바디부(251)와, 이 바디부(251)의 하부에서 상기 레일(203)에 결합되어 레일 플레이트를 따라 이동하는 주행부(253)와, 상기 바디부(251)의 앞쪽에 장착되어 강관 이음부에 용접을 실시하는 용접 토치(260)가 장착되는 토치 클램프(265)로 이루어진다.

상기 바디부(251)는, 대략 육면체형 박스 구조로 형성될 수 있으며, 그 내부에는 자동용접 캐리지(250)의 주행 및 상기 용접 토치(260)의 용접 작동 등을 용접에 필요한 제반 제어 신호를 출력하는 용접 구동제어부(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 용접 구동제어부는, 기 설정된 용접 제어 프로그램에 따라 자동용접 캐리지(250)의 주행을 제어하고, 용접 토치(260)의 좌우 또는 상하 작동 및 위빙 작동 등을 제어하며, 또한 용접 와이어 공급 속도 및 용접기 파워소스, 가스 공급장치 등 용접 작동에 필요한 제반 장비의 작동 제어신호를 출력하여 제어할 수 있도록 구성되는 것이다.

이러한 용접 구동제어부는, 통상의 콘트롤러와 같이 용접 조건에 따라 설정되는 용접 제어 프로그램이 저장되는 저장부와, 이 저장부에 저장된 정보를 이용하여 작업자가 입력하는 조작 신호에 따라 용접 작동을 위한 신호를 연산하여 출력하는 중앙 처리부 등이 포함되는 구성으로 이루어진다.

물론, 상기 용접 구동제어부는 외부 컴퓨터에서 용접 프로그램 또는 기타 용접에 필요한 정보를 입력할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 또한 아래에서 설명할 조작 단말기의 신호에 따라 제어될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 바디부(251)의 앞쪽에는 용접 구동제어부와 연결되어 용접 토치(260)가 장착되는 토치 클램프(265)가 구비된다.

상기 주행부(253)는, 바디부(251)가 하측에 좌우 양쪽에 각각 두 개씩 구비되어 상기 레일(203)의 양쪽에 각각 결합되는 아이들러 롤러(254)와, 상기 레일(203)의 어느 한쪽 기어치에 결합되어 구동 기어(256; 도 12 참조)와, 상기 바디부(251)의 내측에 구비되어 상기 구동 기어(256)를 회전 구동시키는 구동모터(미도시)로 구성될 수 있다.

여기서 상기 아이들러 롤러(254)는 상기 레일(203)의 양쪽 기어치에 각각 치합된 상태에서 레일(203)을 따라 회전 이동하도록 기어 구조로 형성되는 것이 바람직하고, 바디부(251)의 네 모서리에 각각 하나씩 각각의 롤러 브래킷(255)으로 연결되어 설치되는 것이 바람직하다.

구동 기어(256)는 레일(203)의 어느 한쪽 측면에 결합되는 아이들러 롤러(254) 사이에 위치되는 것이 바람직하고(도 12 참조), 레일(203)과 구동 기어(256)는 랙과 피니언 구조로 상호 결합된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 바디부(251)의 앞쪽에 설치되는 장착 레버(252)는, 상기 바디부(251)의 양쪽에 구비되는 아이들러 롤러(254)들 중에서 어느 한쪽 아이들러 롤러(254)를 벌리거나 좁혀서, 자동용접 캐리지(250)를 상기 레일(203)에 탈장착할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 바디부(251)의 앞쪽에는, 차단 플레이트(257)가 추가로 설치되는 것도 가능하다. 차단 플레이트(257)는 앞쪽에서 용접 토치(260)가 강관 연결부를 용접할 때, 주행부(253) 쪽에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 구성된다.

상기 용접 토치(260)는, 강관 연결부의 용접을 실시하는 구성 부분으로서, 상기 바디부(251)의 앞쪽에 설치된 토치 클램프(265)에 장착된 상태에서 강관 이음부에 근접되게 위치된 상태에서 용접을 실시할 수 있도록 구성된다.

토치 클램프(265)는, 상기 바디부(251) 내에 구비된 용접 구동제어부에 의해 용접 토치(260)가 전후, 좌우 회전 또는 위빙 작동이 가능할 수 있도록 용접 토치(260)를 지지하게 된다.

이와 같은 토치 클램프(265) 및 용접 토치(260)는, 용접 전원 및 송급 와이어, 용접 가스 등이 연결될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기에 설명한 바와 같은 강관 외면 자동용접장치(200)에는 별도로 각종 부대 장비(270)가 추가로 구비될 수 있다.

부대 장비(270)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 자동용접 캐리지(250)를 포함하여 자동용접장치에 제공되는 전원 및 각종 제어 요소의 구동을 위해 파워를 제공하는 메인파워 구동유닛(272)을 비롯하여, 자동용접 캐리지(250)에 용접 전원을 제공하는 용접기 파워소스(273) 및 용접기 보조박스(274), 용접 와이어를 공급하는 송급장치(275), 용접가스 공급장치 등이 구비된다.

한편, 참조 번호 277은 상기 자동용접 캐리지(250)에 신호를 입력하여 용접 작동을 조작할 수 있는 조작 단말기를 나타낸다.

도 14 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치에 대하여 설명한다.

참고로, 본 발명의 제2실시예의 강관 외면 자동용접장치를 설명함에 있어서, 파지 장치 및 주행 레일을 제외한 나머지 구성은 동일 유사하게 구성될 수 있으므로, 파지 장치 및 주행 레일 관련 부분을 중심으로 설명하고, 나머지 구성 부분은 도면 등에 제1실시예와 동일한 참조 번호를 부여하고, 반복 설명은 설명한다.

도 14는 강관 외면 자동용접장치의 측면도로서, 경사진 시공 구간에서의 강관 용접시의 상태도이고, 도 15는 강관 외면 자동용접장치의 정면도이다.

이들 도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 강관 외면 자동용접장치(200A)는, 강관(P)의 둘레에 장착될 수 있도록 폐쇄시 원형 구조를 갖는 파지 장치(210)와, 이 파지 장치(210)의 한쪽 측면에 구비된 주행 레일(240)과, 용접 토치(260)가 장착된 상태에서 주행 레일(240)을 따라 이동하면서 강관 연결부 외면에 자동 원주 용접을 실시하는 자동용접 캐리지(250)로 이루어진다.

먼저, 파지 장치(210)에 대하여 설명한다.

파지 장치(210)는 측면에서 보았을 때, 도 14에서와 같이 전체적으로 양측 링형 플레이트(212) 사이에 잠금 장치(230), 고정 장치(233) 등 여러 기구 장치들이 설치되는 구성으로 이루어진다.

상기 파지 장치(210)는 도 15에서와 같이 크게 반원형 구조를 가진 상부 몸체(215)와, 상기 상부 몸체(215)의 양단부에 회전 가능하게 각각 연결되고 양 끝단부가 서로 잠가질 수 있게 구성되는 쿼터형 몸체(216, 217)로 이루어진다.

즉, 상기 상부 몸체(215)는 원형 구조에서 1/2의 크기로 분할되고, 쿼터형 몸체(216, 217)는 1/4의 크기로 분할되어, 상호 조립됨으로써 강관의 둘레를 파지할 수 있도록 전체적으로 원형 구조를 이루게 된다. 또한 도면에 예시된 바와 같이 쿼터형 몸체(216, 217)를 다시 분할(원형 구조의 1/8 크기)하여 상부 센터로부터 3단 파지 구조로 구성하는 것도 가능하다.

상부 몸체(215)의 상측에는 도 14를 참조하면, 크레인 등의 인양 장비를 이용하여 강관 외면 자동용접장치(200A)를 인양하거나 이동시킬 수 있도록 연결 장치(220)가 구비된다.

이 연결 장치(220)는 경사구간 시공시에 강관 외면 자동용접장치(200A)를 경사지게 위치시킨 상태에서 강관의 둘레에 장착할 수 있도록 구성되는데, 도 14에 도시된 바와 같이 파지 장치(210)의 상부에 구비되는 고정 플레이트(221)와, 이 고정 플레이트(221)의 상부에 수직 방향으로 세워지고 강관의 길이 방향으로 연장되어 전체적으로 'ㄱ'자형 구조로 배치되는 연결 플레이트(223)로 구성된다.

특히 연결 플레이트(223)에는 다수의 연결홀(224)들이 일렬로 배열되게 형성되어 인양 장비와의 연결 부분을 적절하게 선택함으로써 강관 외면 자동용접장치(200A)의 인양 및 강관 장착시에 강관의 경사도에 따라 경사 이송 상태를 조절할 수 있게 된다.

본 실시예를 참조하기 위한 도면에서는 연결홀(224)의 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 인양 장비와 연결될 수 있는 구조이면 돌출 고리 등 다른 구조로 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

도 14에서, 참조 번호 225는 인양 장비로부터 연결된 인양 로프 등 연결 부재를 나타낸다.

연결 장치(220)는 필요에 따라 도면에 예시된 방향과 반대 방향(도 14의 은선 방향)으로 회전시켜 조립할 수 있도록 구성될 수도 있다. 이는 고정 플레이트(221) 또는 연결 플레이트(223)에서 이에 연결된 파지 장치(210)의 구조물과의 사이에 체결된 볼트를 풀어서 연결 장치(220)를 반대 방향으로 회전시킨 후에 다시 볼트를 체결하는 방식으로 구성할 수 있다. 따라서 경사 방향(좌측 또는 우측)에 따라 연결 장치(220)의 조립 방향을 변경함으로써 보다 용이하게 본 발명의 강관 외면 자동용접장치(200A)를 경사지게 위치시킨 상태에서 강관에 장착하거나 분리하는 작업이 가능해지게 된다.

상기 상부 몸체(215)와 쿼터형 몸체(216, 217)의 연결부분 사이에는 파지 장치(210)를 강관(P)의 둘레에 결합시킬 때, 쿼터형 몸체(216, 217)를 벌린 상태에서 다시 모아지도록 하기 위한 개폐 장치(226)가 구비된다.

상기 개폐 장치(226)는 유압 실린더(227)로 구성되며, 상기 상부 몸체(215)와 양쪽 쿼터형 몸체(216, 217) 사이에 연결되게 구비된다. 물론 상기 상부 몸체(215)와 쿼터형 몸체(216, 217)의 연결부에는 쿼터형 몸체(216, 217)가 개폐 장치(226)에 의해 회전할 수 있도록 힌지(228)가 각각 구비된다.

상기 양쪽 쿼터형 몸체(216, 217)의 상호 마주하는 끝단부에는 강관에 둘레에 결합될 때, 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 잠금 장치(230)가 구비된다. 양쪽 쿼터형 몸체(216, 217)의 결합부가 상호 결합된 상태에서 잠금 장치(230)를 구성하는 록킹 핀(231)이 록킹 실린더(232)의 작동으로 양측 쿼터형 몸체(216, 217)의 결합부에 함께 결합함으로써 잠금 작동이 실현될 수 있도록 구성된다.

상기 파지 장치(210)에서 양쪽 링형 플레이트(212) 사이에는 강관(P)의 둘레에 강관 외면 자동용접장치(200A)를 안정적으로 장착하기 위한 복수의 고정 장치(233)들이 구성된다.

고정 장치(233)는 상기 파지 장치(210)에서 복수개가 일정 간격마다 설치되는 것이 바람직한 바, 도면에서는 8개가 설치된 구조를 예시하고 있다. 이러한 고정 장치(233)는 유압에 의해 작동하는 고정 실린더(234)가 구비되며, 실린더(234)의 끝단부에 밀착 패드(235)가 부착되어 강관의 외면에 밀착될 수 있게 구성된다.

다음, 파지 장치(210)의 측면에 구비된 주행 레일(240)에 대하여 설명한다.

주행 레일(240)은 파지 장치(210)의 측면에서 원통상으로 돌출되는 지지 플레이트(241)와, 이 지지 플레이트(241)의 둘레에 설치되는 레일 플레이트(243)로 이루어진다.

여기서 상기 지지 플레이트(241) 및 레일 플레이트(243)는 상기 파지 장치(210)에서 상부 몸체(215), 쿼터형 몸체(216, 217)와 동일하게 나누어져 구성되며, 상기 레일 플레이트(243)는 상기 자동용접 캐리지(250)의 원활한 이동을 위해 양쪽면에 모두 기어치가 형성된 판형 부재로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 주행 레일(240)을 따라 이동하면서 강관 외면에 자동 용접을 실현하는 자동용접 캐리지(250)는 전술한 제1실시예의 강관 외면 자동용접장치의 자동용접 캐리지와 동일하게 구성될 수 있으므로, 반복 설명은 생략한다.

또한, 제2실시예의 강관 외면 자동용접장치(200A)도 제1실시예의 강관 외면 자동용접장치(200)와 동일하게 각종 부대 장비가 구비된다. 다만, 제2실시예에서는 파지 장치(210)가 구성되는바, 이 파지 장치(210)에 구비된 유압 작동 요소에 압유를 제공하는 유압장치가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 강관 외면 자동용접장치(200)(200A)의 부대 장비들은 아래에서 설명할 웰딩 하우스(400) 내에 탑재된 상태로 보관 또는 사용할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

다음, 도 16 내지 도 18을 참조하여, 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관 연결부를 용접할 때 사용될 수 있는 웰딩 하우스에 대하여 설명한다.

도 16 내지 도 18은 웰딩 하우스를 설명하기 위한 도면들로서, 도 16은 사시도, 도 17a는 정면도, 도 17b는 측면 구성도, 도 17c는 평면도, 도 18은 웰딩 하우스의 폭 조절장치의 구성을 보인 상세도이다.

본 발명에 따른 웰딩 하우스(400)는, 강관(P) 연결 시공 공간에서 도 17b에 도시된 바와 같이 강관의 연결부의 외부에 설치한 상태에서 그 내부에서 강관 외면 자동용접장치(200)를 이용하여 강관 외면 연결부 용접을 실시할 수 있도록 구성된다.

이러한 웰딩 하우스(400)는, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 대략 육면체형 구조로 짜인 프레임(410)과, 이 프레임(410)에 장착되어 내부를 보호하는 외피체(430)로 이루어진다.

프레임(410)은 기본적으로 네 모서리 부분에 수직으로 세워지는 수직 지지대(411)와, 웰딩 하우스(400)의 측면에서 상기 수직 지지대(411)들 사이에 수평 방향으로 연결되는 수평 지지대(415; 도 17b 참조)와, 웰딩 하우스의 정면과 후면, 또는 중간 부분에서 수직 지지대(411) 또는 수평 지지대(415)들 사이에 수평 방향으로 연결되는 가변 지지대(420; 도 17a 참조)로 이루어진다.

여기서 수직 지지대(411)는 웰딩 하우스(400)의 네 모서리 부분에 설치되는 것에 한정되지 않고, 필요에 따라서는 도 17b에서와 같이 수평 지지대(415)의 중간 부분에 수직으로 결합되게 추가로 구성되는 것도 가능하다.

이러한 수직 지지대(411)는 높이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직한데, 수직 지지대(411)에 높이 조절 지지대(412)가 삽입된 상태에서 수직 지지대(411)로부터 그 길이를 적절하게 조절한 다음 록킹 핀(414) 등을 홀(413)에 삽입하여 높이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 웰딩 하우스(400)는 강관의 크기 등 작업 조건에 따라 폭 조절이 가능하도록 구성되는데, 이를 위해 가변 지지대(420)의 중간부가 길이 조절이 가능하도록 구성된다.

본 실시예의 도면에서 가변 지지대(420)는 도 17c에 도시된 바와 같이 웰딩 하우스(400)의 전면, 후면, 중간 부분에 3개가 구비된 구조를 예시하고 있다.

가변 지지대(420)의 길이 조절 가능 구조는, 하나의 가변 지지대(420)가 분할된 상태에서 한쪽 가변 지지대(421)가 다른 쪽 가변 지지대(422)에 삽입될 수 있도록 상호 연결되고, 상호 연결된 부분을 록킹 수단을 이용하여 고정할 수 있도록 구성된다.

여기서 록킹 수단은 가변 지지대(420)의 길이를 적절하게 조절한 상태에서 연결부를 고정하는 수단으로서, 일례로 도면에 예시된 바와 같이 양쪽 가변 지지대(421)(422)에 홀(423)을 형성한 다음, 이 홀(423)에 록킹 핀(424; 도 17b 등 참조)을 삽입하는 방식으로 구현하는 것도 가능하다.

즉, 양쪽 가변 지지대(421)(422)에 다수의 홀(423)을 형성한 상태에서 가변 지지대(420)의 전체 길이를 조절한 다음, 양쪽 가변 지지대(421)(422)의 홀(423)을 관통하는 록킹 핀(424)을 삽입하여 고정하는 방법으로 가변 지지대(420)의 가변 길이를 결정하는 방식으로 구성할 수 있다.

이외에도 가변 지지대(420)의 가변 길이를 결정하는 구조는 공지의 록킹 구조를 이용하여 다양하게 변형하여 구성할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 웰딩 하우스(400)의 폭을 조절하기 위해, 폭 조절장치(450)가 구비되는데, 그 일례로 도 18에 도시된 바와 같이 볼 스크류 구조를 이용할 수 있다. 즉, 상기 양쪽 가변 지지대(421)(422)에서 브래킷(421b)(422b)이 각각 돌출되고, 한쪽 브래킷(421b)에 스크류(451)가 회전 가능하게 지지된 상태에서 다른 쪽 브래킷(422b)에 나사 결합되는 구성으로 이루어져, 상기 스크류(451)가 회전함에 따라 양쪽 가변 지지대(421)(422) 사이의 길이가 가변되면서 웰딩 하우스(400)의 전체 폭 조절이 가능해질 수 있도록 구성된다.

상기 스크류(451)의 회전은 작업자가 공구를 이용하여 수동으로 회전시키는 구조와, 전동 모터 등을 이용하여 자동으로 회전시키는 구조 등을 이용할 수 있다.

도 18에서 참조 번호 455는 상기 스크류(451)를 회전 가능하게 지지하는 지지 바를 나타낸다.

한편, 상기 수직 지지대(411), 상측의 수평 지지대(415), 가변 지지대(420)가 만나는 네 모서리 천정 부분에는 크레인 등을 이용하여 웰딩 하우스(400)를 용이하게 이송할 수 있도록 크레인의 후크가 결합될 수 있는 리프팅 결합체(470)가 구비될 수 있다. 리프팅 결합체(470)는 후크 등이 끼워져 용이하게 결합될 수 있는 고리 구조 등으로 구성될 수 있다.

이제, 상기한 바와 같은 프레임(410)에 결합되는 외피체(430)에 대하여 설명한다.

외피체(430)는 금속 등 경질의 판재 또는 천류 등 플렉시블한 소재 등으로 구성될 수 있다.

프레임(410)이 전체적으로 육면체 구조로 구성됨에 따라 외피체(430)도 웰딩 하우스(400)의 양측면, 상면, 전면 및 후면에서 측면 외피체(431), 상면 외피체(433), 전후면 외피체(435)가 각각 프레임(410)에 설치되는 구성으로 이루어진다.

측면 외피체(431)에는 필요에 따라 다수의 창(432)을 구성할 수 있다. 이때 내부 또는 외부 확인이 가능하도록 투명 창으로 구성하는 것이 바람직하다.

특히, 웰딩 하우스(400)의 상면(천정면)과 전면 및 후면에 설치되는 외피체(430)는, 웰딩 하우스(400)의 폭 조절 구조에 따라 이에 대응할 수 있도록 구성되는데, 분할된 양쪽 가변 지지대(421)(422)에 상면 외피체(433), 전후면 외피체(435) 역시 각각 분할된 상태로 설치됨과 아울러 분할된 양쪽 외피체가 서로 겹치게 설치되어 가변 지지대(420)의 전체 길이가 가변됨에 따라 양쪽의 상면 외피체(433) 및 전후면 외피체(435)가 상호 슬라이딩되면서 폭방향 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

도면에서 433a와 433b는 상면 외피체(433)가 분할된 부분을 나타내고, 435a와 435b는 전후면 외피체(435)가 분할된 부분을 나타낸다. 여기서 상면 외피체(433)와 전후면 외피체(435)에서 서로 분할된 끝단부 중 적어도 어느 일부분은 외부에서 바람 또는 물 등의 유입이 최소화될 수 있도록 상대 외피체 방향을 절곡되게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 웰딩 하우스(400)의 전면과 후면으로는 강관이 통과하게 되는데, 이를 위해 웰딩 하우스의 전면과 후면에 플렉시블한 소재(예를 들면 비닐막, 합성수지막 또는 천류 등)로 방풍 커튼(437; 도 16 참조)을 구성하는 것도 가능하다.

방풍 커튼(437)은 수직 지지대(411)와 전후면 외피체(435)에 고정된 상태에서 강관의 둘레까지 연장되게 구성될 수 있다. 물론 방풍 커튼(437) 역시 전후면 외피체(435)와 같이 분할된 구조로 배치되는 것이 바람직하며, 가운데 부분은 강관이 통과하도록 반원형 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 웰딩 하우스의 전면과 후면에 전후면 외피체(435)를 생략하고, 상기한 방풍 커튼(437)으로 모두 구성하는 것도 가능하다. 이와 반대로, 웰딩 하우스의 전면과 후면에 방풍 커튼(437) 대신에 전후면 외피체(435)와 동일 또는 유사한 소재의 판재류로 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 웰딩 하우스(400)에는 강관 외면 자동용접장치에 필요한 부대 장비들을 설치할 수 있도록 다수의 선반형 장비 탑재부(480)가 구성될 수 있다. 장비 탑재부(480)는 웰딩 하우스(400) 내에서 상기한 프레임(410) 또는 외피체(430)에 고정되게 설치되는 것이 바람직하다.

장비 탑재부(480)에는 통상 용접 작업에 필요한 용접기 파워 소스, 콘트롤러, 가스 공급기, 용접 캐리지, 용접 와이어 송급장치 등이 탑재될 수 있다.

또한, 웰딩 하우스(400)에는, 강관 외면 자동용접 작업시에 필요한 여러 부가 장치들이 설치될 수 있다.

예를 들면, 웰딩 하우스(400)의 내부를 밝히는 조명장치, 웰딩 하우스(400) 내에서 용접 작업시에 발생하는 가스를 외부로 배출하는 환풍 장치(490), 웰딩 하우스(400)의 냉난방을 위한 공조 장치 등이 구비될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 웰딩 하우스(400)는 눈, 비, 바람, 야간 등 기상 조건 및 작업 환경이 좋지 않을 때에도, 강관 외면 연결부의 용접 연결 작업을 보다 원활하고 지속적으로 수행할 수 있도록 보조하게 된다.

참고로, 도 17b는 웰딩 하우스(400) 내에서, 자동용접 캐리지(250)를 구비한 강관 외면 자동용접장치(200)를 이용한 용접 작업 상태를 보여준다.

특히, 강관(P)의 규격 또는 작업 조건에 따라 웰딩 하우스의 전체 폭을 일정폭만큼 가변시킬 수 있도록 구성되므로, 강관 연결 시공 작업시에 적용성 및 작업 편의성을 높일 수 있게 된다.

다음, 도 19 내지 도 26을 참조하여, 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법에 대하여 설명한다.

도 19 내지 도 25는 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법을 순서대로 도시한 도면들이다.

이들 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 강관 현장시공 연결방법을 차례대로 설명한다.

먼저, 19에 도시된 바와 같이, 연결하고자 양쪽 강관(P)의 연결부(접합부)를 면취 가공한다.

즉, 상호 연결하고자 하는 강관의 끝단부가 직각인 상태에서, 베벨러(500) 등의 모따기 장비를 이용하여, V형 맞대기 용접이 가능하도록 양쪽 강관(P)의 끝단부를 대략 20~50°정도, 바람직하게는 30 ~ 35°정도로 면취(C; champer)하여 가공한다.

즉, 베벨러(500)의 헤드(510)를 강관(P) 내에 삽입한 상태에서 다수의 고정 블록(520)을 확장시켜 강관에 장비를 고정한 상태에서 주축(530)을 중심으로 비트(bit)(540)를 회전시키면서 강관 끝단을 면취 가공한다.

참고로 도 19는 다른 도면들보다 면취 부분 강조하기 위해 강관(P)의 두께를 상대적으로 크게 하여 표시하였다.

다음, 상기와 같이 면취 가공된 양쪽 강관을 배관 시공 구간에 나란히 배열한 상태에서, 강관 내부정형장치(100)를 투입하고, 도 20에 도시된 바와 같이 양쪽 정형장치(130A)(130B) 중 한 쪽 정형장치(130B)의 정형 핀(133)을 돌출시켜 한쪽 강관(이하 '제1강관'이라 함)(P1)의 내면에 밀착시켜 강관 내부정형장치(100)를 제1강관(P1)의 고정함과 아울러 제1강관(P1)을 정형한다.

참고로, 첨부된 도면에서는 도 7 내지 도 10을 예시하여 설명하였던, 제2실시예의 강관 내부정형장치를 이용한 상태로 도시한 것으로, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 제1실시예의 강관 내부정형장치도 동일하게 이용할 수 있음은 물론이다.

다음, 제1강관과 연결할 다른 강관(이하 '제2강관'이라 함)(P2)의 내부에 위치된 다른 쪽 정형장치(130A)의 정형 핀(133)을 돌출시켜 도 21에 도시된 바와 같이 제2강관(P2)의 내면에 밀착시켜 제2강관(P2)을 견고하게 파지함과 아울러 제2강관(P2)을 정형한다.

다음, 견인장치(150)를 작동하여, 다른 쪽 정형장치(130A)가 한 쪽 정형장치(130B) 쪽으로 이동되게 함으로써, 도 22에 도시된 바와 같이 제2강관(P2)이 제1강관(P1)에 밀착된다.

다음, 백 서포팅 장치(190)를 작동시켜, 도 23에 도시된 바와 같이 제1강관(P1)과 제2강관(P2)이 상호 밀착된 연결부 내측면에 서포팅 플레이트(197)가 확장되면서 밀착되게 한다.

다음, 도 24에 도시된 바와 같이 제1강관(P1)과 제2강관(P2) 중 어느 한쪽 강관(도면에서는, P2)에 강관 외면 자동용접장치(200)를 장착하고, 양쪽 강관의 내부에서 서포팅 플레이트(197)에 의해 지지된 양쪽 강관(P1)(P2)의 연결부 외면을 용접한다.

강관 외면 용접 작업은, 자동용접 캐리지(250)를 작동시켜 주행 레일(240)을 따라 이동시키면서 강관 연결부 외면에 자동 원주 용접을 실시한다.

자동용접 캐리지(250)를 이동시키면서 강관 연결부 외면에 자동 원주 용접을 실시할 때, 용접 위치 즉, 용접 시작점으로부터 원주 방향으로 강관 둘레를 따라 분할된 각도(동일 각 분할 또는 다른 각 분할, 동일각+다른 각으로 합성 분할 등) 구간에 따라, 용접 전압, 용접 전류, 주행 속도, 용접 와이어 공급속도, 용접 토치의 위빙 속도, 위빙 폭, 위빙 드웰타임(dwell time), 토치 각도, 토치 높이 등을 적절하게 변화시키면서 용접을 실시한다.

또한, 강관 연결부는 여러 패스(Pass)로 용접을 실시하게 되는바, 상기와 같은 파라미터(parameter)의 변화는, 각 패스마다 다르게 설정된 상태에서 용접 작업을 진행하는 것이 바람직하다. 물론, 강관의 규격(관경, 두께, 재질 등)에 따라서도 용접 조건이 달라지도록 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같은 용접 제어 설정은, 위에서 설명하였던 자동용접 캐리지(250)의 용접 구동제어부에, 용접 조건에 따라 설정된 용접 프로그램들이 입력되어 있는 상태에서, 작업자가 조작 단말기를 이용하여, 강관의 규격(관경, 두께 등), 용접 패스, 용접 방향 등의 용접 조건(선택 명령)을 입력시키게 되면, 명령 조건에 맞게 로딩된 용접 프로그램에 의해 자동용접 캐리지(250)를 포함한 용접 장비들이 자동으로 작동되면서 강관 연결부 외면에 자동 용접을 실시할 수 있게 된다.

한편, 강관 외면 자동용접장치(200)를 이용하여 보다 신속하게 용작 작업을 진행하기 위해서는, 도 25에 도시된 바와 같이 하나의 주행 레일(240)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착하여 동시에 용접할 수도 있다. 즉, 주행 레일(240)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착한 상태에서 한 쪽 자동용접 캐리지(250A)로 강관 연결부의 한 쪽 반원 구간을 용접하고, 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)로 강관 연결부의 다른 쪽 반원 구간을 동시에 용접하는 것이다. 이때, 두 자동용접 캐리지(250A)(250B)의 간섭을 방지하기 위해, 하진 용접을 실시할 경우에, 한 쪽 자동용접 캐리지(250A)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 한 쪽(도면에서 좌측) 하측 방향(①)으로 먼저 용접을 시작한 후 일정 정도 이동하면, 이어서 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 다른 쪽(도면에서 우측) 하측 방향(②)으로 이동시키면서 용접을 실시한다.

물론, 상진 용접을 실시할 경우에는 강관 연결부의 최하점을 중심으로 양쪽으로 상기한 하진 용접 방법과 동일한 방법으로 진행한다.

마지막에는, 양쪽 구간에서 각각 용접하여 만나는 부분을 한 쪽 자동용접 캐리지(250A 또는 250B)를 이용하여, 마무리 용접하여 처리한다.

이와 같이 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 이용한 용접은 상기와 같이 방법으로 양쪽을 나누어서 용접함으로써, 1패스 용접은 물론, 2패스, 3패스, 그 이상의 용접 등도 연속적으로 진행할 수 있게 되어, 강관 연결부의 용접 작업을 보다 신속하게 완료할 수 있게 된다.

한편, 도 26에 도시된 바와 같이 작업 조건에 따라서는 상기에서 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명하였던 웰딩 하우스(400)를 설치한 상태에서 용접 작업을 실시한다. 이때 웰딩 하우스(400)는 연결하고자 하는 강관의 크기 또는 주변 작업 환경에 따라 그 폭을 조절할 수 있으므로, 웰딩 하우스(400)의 폭을 적절하게 조절한 상태에서 그 내부에서 용접 작업을 보다 안정적으로 실시할 수 있게 된다.

또한, 상기에서, 강관 외면 자동용접장치(200)로 강관 연결부 외면을 다수의 패스로 용접하는 경우에, 강관 외면 자동용접장치(200)로 강관 연결부 외면 둘레에 1패스 또는 그 이상의 용접이 완료되면, 강관 외면 자동용접장치(200)는 계속해서 강관 연결부 외면 둘레를 용접하고, 상기 강관 내부정형장치(100)는 다음의 강관 연결부로 이동시킨 후에, 양쪽 강관을 정형하고, 견인하여 맞대기 한 다음, 백 서포팅하여, 다음 강관 연결 구간에서 강관 외면 용접이 연속적으로 이루어질 수 있도록 시공하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 강관 시공 현장에서 시공할 강관들을 서로 연결할 수 있도록 일렬로 정렬하는 정렬단계와;
   상기 정렬단계 후에, 강관 내부정형장치를 투입하여 상호 연결할 양쪽 강관의 내면에 정형장치를 파지시켜 강관 내부정형장치의 위치를 고정함과 아울러, 상기 정형장치를 이용하여 양쪽 강관의 연결부를 각각 정형하는 정형단계와;
   상기 정형단계에서 정형된 양쪽 강관을 맞대기 외면 용접이 가능하도록 강관 내부정형장치의 견인장치를 이용하여 양쪽 강관을 상호 밀착시키는 맞대기 단계와;
   상기 맞대기 단계 후에, 강관 내부정형장치의 백 서포팅 장치를 확장시켜 양쪽 강관 연결부의 내면에 백 서포팅 장치의 서포팅 플레이트들이 밀착되도록 하는 백 서포팅단계와;
   상기 맞대기 단계 후 또는 백 서포팅단계 후에, 강관 외면 자동용접장치를 강관의 둘레에 장착하고, 상기 백 서포팅단계 후에 강관 연결부 내면에 서포팅 플레이트가 지지된 상태에서 상기 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관 연결부의 외면을 원주 방향으로 자동 용접하는 외면 용접단계를 포함한 것을 특징으로 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법.
   
2. 청구항1에 있어서,
   상기 정형단계, 맞대기 단계, 백 서포팅단계에 이용되는 강관 내부정형장치는, 종방향으로 길게 설치된 센터 프레임과; 상기 센터 프레임에 구비되어 강관의 내부를 주행할 수 있도록 이루어진 주행 장치와; 상기 센터 프레임의 둘레에 구비되어 양쪽 강관의 내면에 밀착되어 파지되는 동시에 양쪽 강관 연결부를 각각 정형하는 양쪽 정형장치와; 상기 양쪽 정형장치 사이에 구비되어 양쪽 강관을 상호 밀착시키거나 맞대어지도록 견인하는 견인장치와; 상기 양쪽 정형장치 사이에서 양쪽 강관의 연결부 내면에 밀착되어 강관 외면 용접을 보조하는 백 서포팅 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법.
   
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
   상기 외면 용접단계에서, 강관 연결부의 외면을 자동 용접하기 전에 강관 연결부 주변에 내부를 보호할 수 있는 웰딩 하우스를 설치한 다음 외면 자동 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법.
   
4. 청구항3에 있어서,
   상기 웰딩 하우스는 연결할 강관의 크기 또는 주변 작업 환경에 맞게 전체적인 폭을 조절하여 설치하는 것을 특징으로 하는 자동배관과 자동용접시스템을 이용한 강관의 연결방법.
   
5. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
   상기 외면 용접단계에서, 상기 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 강관의 외면을 용접할 때, 강관 연결부의 최상점 또는 최저점으로부터 좌우 하측 또는 상측 방향으로 180° 구간을 차례로 이동하면서 강관 외면 연결부를 용접하는 것을 특징으로 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법.
   
6. 청구항1에 있어서,
   상기 외면 용접단계에서,
   강관 외면 자동용접장치로 강관 연결부 외면을 다수의 패스로 용접하는 경우에, 강관 외면 자동용접장치로 강관 연결부 외면 둘레에 1패스 또는 그 이상의 용접이 완료되면,
   강관 외면 자동용접장치는 계속해서 강관 연결부 외면 둘레를 용접하고,
   상기 강관 내부정형장치는 다음의 강관 연결부로 이동시킨 후에, 상기 정형단계, 맞대기 단계, 백 서포팅단계를 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 강관 내부정형장치와 외면 자동용접장치를 이용한 강관 현장시공 연결방법.

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