KR20160000707A

KR20160000707A - 내부정형장치 및 이를 이용하는 강관의 현장시공 연결방법

Info

Publication number: KR20160000707A
Application number: KR1020140078214A
Authority: KR
Inventors: 이성식
Original assignee: 이성식
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-01-05

Abstract

본 발명은, 정형바디에 방사상으로 배치되고 반경방향으로 이동 가능하게 장착된 복수의 정형암과; 정형바디에 대하여 전후이동 가능한 가동블록과; 복수의 정형암에 가동블록의 이동력을 전하여 복수의 정형암을 함께 이동시키는 복수의 링크부재를 갖춘 내부정형장치 및 이러한 내부정형장치를 이용하는 강관의 현장시공 연결방법을 제공한다.

Description

내부정형장치 및 이를 이용하는 강관의 현장시공 연결방법 {INTERNAL SHAPING ROUNDNESS APPARATUS AND PIPE LINE CONNECTING METHOD IN CONSTRUCTION SITE USING THE SAME}

본 발명은, 강관을 정형하는 장치 및 이를 이용하는 강관의 현장시공 연결방법에 관한 것이다.

본 발명자는 600mm 이상의 대형강관을 시공하는 때 배관 및 용접을 자동으로 시행하여 시공성, 경제성, 안전성을 향상시킨 시공방법을 개발하여 특허를 받은 바 있다.(국내 등록특허공보 제0440555호)

이후, 본 발명자는, 강관 정형기로부터 외면 용접기를 분리하여 구성함과 아울러 정형기와 외면 용접기를 별도로 이용하여 강관의 시공을 진행함으로써 작업준비시간은 물론 시공시간, 정리시간을 크게 단축하고, 독립적인 기구도 별도 시공을 진행할 수 있게 하여 시공의 전문성을 확보하고 보다 우수한 시공성을 달성할 수 있는 시공방법을 개발하여 특허를 받은 바 있다.(국내 등록특허공보 제0847547호)

이와 같은 본 발명자의 발명들은, 대형강관의 시공 시 배관 설치작업 및 용접 연결작업 등을 자동으로 시행하여 시공성, 경제성, 안전성 등을 크게 향상시키는 효과가 있다.

하지만, 본 발명자의 발명들을 포함하여, 종래에는 강관에 대하여 외부정형을 실시한 후에 강관의 연결부의 외면과 내면을 각각 용접하기 때문에, 두 번의 용접작업으로 강관의 연결을 간소화하는 데 한계가 있는 문제점이 있다.

특히, 양쪽 강관을 서로 맞댄 상태의 맞대기 연결방법에 적용하면서 전체적으로 용접작업을 간소화할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은, 강관 연결작업의 효율성 향상 면에서 유리한 내부정형장치 및 이를 이용하는 강관의 현장시공 연결방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연결할 양쪽 강관의 내부에 길이방향으로 배치되는 센터프레임과; 상기 센터프레임에 배치되며, 상기 양쪽 강관의 내주에 밀착되어 상기 양쪽 강관을 파지하고 상기 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 양쪽 정형유닛과; 상기 양쪽 정형유닛 사이에서 상기 양쪽 강관을 파지한 양쪽 정형유닛의 간격을 좁힘으로써 상기 양쪽 강관을 서로 접근시키는 견인유닛을 포함하고, 상기 각 정형유닛은, 상기 센터프레임 상에 상기 센터프레임을 중심으로 배치된 원형 구조의 정형바디와; 상기 정형바디에 방사상으로 배치되고 반경방향으로 이동 가능하게 장착됨으로써 이동방향에 따라 상기 정형바디의 외주를 기준으로 내측영역에 위치되거나 외측영역으로 돌출되어 상기 강관의 내주에 밀착되는 복수의 정형암과; 상기 정형바디와 대향하며, 상기 정형바디에 대하여 전후방향으로 이동 가능한 가동블록과; 상기 가동블록을 이동시키는 가동블록 구동수단과; 상기 가동블록의 이동력이 상기 복수의 정형암에 전달되어 상기 복수의 정형암이 함께 이동되도록 상기 복수의 정형암과 상기 가동블록에 양단 측이 각각 연결된 복수의 링크부재를 포함하는 강관 연결용 내부정형장치가 제공될 수 있다.

상기 정형바디는 중앙 측을 관통하는 센터구멍 및 방사상으로 관통되어 상기 센터구멍과 연통하는 복수의 정형암 삽입구멍을 갖고, 상기 정형암은 상기 복수의 정형암 삽입구멍에 각각 슬라이드 이동 가능하게 삽입되며, 상기 링크부재의 한쪽 단부는 상기 정형암의 양단 중 상기 센터구멍 측에 더 근접한 단부에 연결될 수 있다.

상기 가동블록은 외주 측에 복수의 연결홈이 방사상으로 배치된 원판으로 구성되고, 상기 링크부재의 다른 쪽 단부는 상기 연결홈에 각각 삽입된 상태로 상기 가동블록에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 내부정형장치는 상기 센터프레임에 상기 강관의 내부를 따라 주행할 수 있게 설치된 주행유닛을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 주행유닛은, 상기 센터프레임의 둘레의 한쪽에 장착된 지지륜과; 상기 센터프레임의 둘레의 다른 쪽에 상기 센터프레임에 대하여 각운동 가능하게 장착된 레버부재와; 상기 레버부재의 선단 측에 장착된 구동륜과; 상기 강관의 내주에 상기 구동륜이 밀착되거나 밀착이 해제되도록 상기 레버부재를 회전시키는 레버부재 구동수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 내부정형장치는, 상기 양쪽 정형유닛 사이에 구비되며, 상기 양쪽 강관의 연결부의 내주에 밀착되어 상기 강관의 외면용접을 보조하는 백서포팅유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 강관의 시공현장에서 시공할 강관들을 서로 연결할 수 있게 일렬로 정렬하는 정렬단계와; 상기 정렬된 강관의 내부에 상기와 같이 구성된 내부정형장치를 투입하고, 연결할 양쪽 강관의 내주에 상기 내부정형장치의 양쪽 정형유닛을 밀착시킴으로써 상기 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 정형단계와; 상기 정형된 양쪽 강관을 맞대기 외면용접 가능하게 상기 내부정형장치의 견인유닛에 의하여 서로 접근시키는 맞대기단계와; 강관 외면 자동용접장치를 이용하여 상기 맞대어진 양쪽 강관의 연결부의 외면을 원주방향으로 자동으로 용접하는 외면용접단계를 포함하는 강관의 현장시공 연결방법이 제공될 수 있다.

과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.

본 발명의 실시예는, 연결할 양쪽 강관의 내부에서 양쪽 강관을 보다 배가된 힘으로 정형하기 때문에, 강관을 보다 확실하게 정형할 수 있고, 양쪽 강관이 보다 긴밀히 맞대어지게 할 수 있다.

그리고, 이에 의하면, 본 발명의 실시예는 강관의 외면용접에 대한 불량률을 현저히 낮출 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에 이용되는 내부정형장치를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에 이용되는 자동용접장치를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법의 일부 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법에는, 시공할 강관들의 연결부에 개선을 형성하는 베벨러(beveler), 강관의 내부에서 연결할 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 내부정형장치, 강관의 외면용접을 위한 자동용접장치와 웰딩하우스(welding house)가 이용될 수 있다.

도 1 내지 도 3에는 내부정형장치(100)가 도시되어 있다.

내부정형장치(100)는, 강관(P)의 내부에 강관(P)의 길이방향으로 배치되는 센터프레임(110), 센터프레임(110)에 강관(P)의 내부를 따라 주행할 수 있게 구비된 주행유닛(120), 센터프레임(110)에 배치되고 연결할 양쪽 강관(P)의 내주에 밀착되어 양쪽 강관(P)을 파지하면서 양쪽 강관(P)의 연결부를 정형하는 양쪽 정형유닛(130), 양쪽 정형유닛(130) 사이에서 양쪽 강관(P)을 파지한 양쪽 정형유닛(130)의 간격을 좁혀 양쪽 강관(P)을 서로 접근시키는 견인유닛(150), 양쪽 정형유닛(130) 사이에서 양쪽 강관(P)의 연결부의 내주에 밀착되어 강관(P)의 외면용접을 보조하는 백서포팅유닛(back supporting unit, 160)을 포함한다.

센터프레임(110)은 주행유닛(120), 정형유닛(130), 견인유닛(150), 백서포팅유닛(160) 등이 설치될 수 있게 기다랗도록 형성된다. 센터프레임(110)은 관형 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 필요에 따라서는, 센터프레임(110)은 주행유닛(120), 정형유닛(130), 견인유닛(150) 등과 조합되어 일부가 주행유닛(120), 정형유닛(130), 견인유닛(150) 등의 일부로 구성될 수 있다. 즉, 센터프레임(110)은 내부정형장치(100)을 구성하는 각종 요소들을 지지할 수 있게 구성되는 것이다.

주행유닛(120)은, 센터프레임(110)의 둘레의 한쪽에 장착된 복수의 지지륜(121), 센터프레임(110)의 둘레의 다른 쪽에 배치되어 사이에 센터프레임(110)을 두고 지지륜(121)과 대향하는 구동륜(124), 구동륜(124)을 회전시키는 구동륜 구동수단(125)을 포함한다. 지지륜(121)은 좌우 양쪽에 복수 개씩 배치될 수 있다.

주행유닛(120)은, 센터프레임(110)에 대하여 각운동 가능하게 장착되어 운동방향에 따라 선단 측이 센터프레임(110)에 대하여 이격되거나 접근되는 레버부재(122), 레버부재(122)가 각운동을 하도록 회전시키는 레버부재 구동수단(123)을 더 포함한다. 그리고, 구동륜(124)은 레버부재(122)의 선단 측에 장착되어 레버부재(122)의 회전방향에 따라 강관(P)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)의 내주에 밀착되거나 밀착이 해제된다.

레버부재 구동수단(123)으로는 실린더 하우징과 피스톤 로드로 구성된 공압식이나 유압식 실린더가 적용될 수 있다. 이 때, 레버부재 구동수단(123)인 실린더는, 양단 측 중 한쪽은 센터프레임(110)에 힌지에 의하여 회전 가능하게 연결되고, 양단 측 중 다른 쪽은 레버부재(122)에 힌지에 의하여 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 레버부재 구동수단(123)을 작동시키면, 레버부재(122)는 회전되어 선단 측이 센터프레임(110)에 대하여 이격되거나 접근된다. 물론, 레버부재(122)가 센터프레임(110)에 대하여 이격되면, 구동륜(124)은 강관의 내주에 밀착되고, 이에 따라 지지륜(121)도 강관의 내주에 밀착된다.

구동륜 구동수단(125)은 구동륜(124)에 직결된 회전모터를 포함할 수 있다. 또는, 구동륜 구동수단(125)은, 레버부재(122)에 장착되어 레버부재(122)와 함께 회전하는 회전모터, 레버부재(122)에 장착된 회전모터로부터의 회전력을 구동륜(124)에 전하는 동력전달기구를 포함할 수 있다. 일례로, 구동륜 구동수단(125)의 동력전달기구는, 회전모터의 축에 장착된 구동 스프로킷휠(또는, 구동 벨트풀리), 구동륜(124)의 축에 장착된 종동 스프로킷휠(또는, 종동 벨트풀리), 두 스프로킷휠에 감긴 체인(또는, 벨트)을 포함할 수 있다.

양쪽 정형유닛(130)은 외주가 방사상으로 확장되어 강관의 내주에 밀착됨으로써 강관을 파지하는 역할(강관의 내부에 내부정형장치의 위치를 고정시키는 역할) 및 서로 맞대어지는 양쪽 강관 간의 단차 발생이 최소화되도록 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 역할을 한다.

양쪽 정형유닛(130)은 서로 대향하도록 나란하게 배치된 제1과 제2의 두 정형유닛(130A, 130B)으로 구성된다.

각 정형유닛(130)은, 센터프레임(110) 상에 센터프레임(110)을 중심으로 배치된 원형 구조의 정형바디(131), 정형바디(131)에 방사상으로 배치되고 반경방향으로 이동 가능하게 장착되어 이동방향에 따라 정형바디(131)의 외주를 기준으로 내측영역(IA)에 위치되거나 외측영역(OA)으로 돌출되어 강관의 내주에 밀착되는 복수의 정형암(134), 정형바디(131)와 대향하며 정형바디(131)에 대하여 전후방향으로 이동 가능한 가동블록(138), 가동블록(138)을 이동시키는 가동블록 구동수단(139), 복수의 정형암(134)에 가동블록(138)의 이동력을 전달하여 복수의 정형암(134)을 이동시키는 복수의 링크부재(140)를 포함한다. 즉, 가동블록(138)이 가동블록 구동수단(139)에 의하여 정형바디(131)에 대하여 전진되면, 복수의 정형암(134)이 돌출되어(이 때, 정형유닛(130)은 외주가 방사상으로 확장된다.) 강관의 내주에 밀착됨으로써 강관을 파지하고 정형하도록 구성되는 것이다.

정형바디(131)는 중앙 측에 센터구멍(132)이 관통된다. 또한, 정형바디(131)에는 정형바디(131)에 반경방향으로 관통되고 방사상으로 배치되어 센터구멍(132)과 연통하는 복수의 정형암 삽입구멍(133)이 마련된다.

정형암 삽입구멍(133)에는 정형암(134)이 각각 슬라이드 이동 가능하게 삽입되어, 정형암(134)은 정형바디(131)의 반경방향으로 직선왕복 이동될 수 있고, 정형암 삽입구멍(133)은 정형암(134)이 정확히 운동할 수 있게 안내한다.

정형암(134)은 암 본체(135) 및 접촉부재(136)를 포함한다. 접촉부재(136)는 정형암(134)의 양단 중 선단 측인 제1단부를 구성한다. 접촉부재(136)는 정형암(134)이 돌출되면 강관의 내주에 밀착되는바, 강관의 내주에 대한 정형암(134)의 제1단부의 접촉면적이 증대될 수 있게 정형암(134)의 제1단부의 크기를 확장시키는 형상으로 형성된다.

접촉부재(136)는 강관의 내주와 접촉하는 부분에 패드(137)가 장착될 수 있다. 패드(137)는 고무와 같이 탄성을 갖고 미끄럼을 방지할 수 있는 재질로 이루는 것이 바람직하다.

가동블록(138)은 외주 측에 복수의 연결홈이 형성된 원판으로 구성된다. 가동블록(138)의 연결홈은 원판이 방사상으로 배치된다. 이러한 가동블록(138)은 센터프레임(110)의 중앙 측에서 가동블록 구동수단(139)에 의하여 센터프레임(110)의 길이방향을 따라 이동(정형바디에 대한 전진, 후진)될 수 있게 설치된다. 바람직하게는, 가동블록(138)은 양쪽 정형바디(131)의 서로 대향하는 쪽을 전방으로 할 때 정형바디(131)의 후방에 배치된다.

가동블록 구동수단(139)으로는 공압식이나 유압식 실린더가 적용된다. 가동블록 구동수단(139)인 실린더는 정형바디(131)와의 사이에 가동블록(138)이 위치하도록 배치된다. 바람직하게는, 가동블록 구동수단(139)인 실린더는 정형바디(131)에 마운팅 프레임에 의하여 장착되어 위치가 고정된 상태로 가동블록(138)에 연결된다.

링크부재(140)는 정형암(134)과 가동블록(138)에 양단 측이 각각 연결된다. 구체적으로, 링크부재(140)의 양단 측 중 제1단부는 정형바디(131)의 센터구멍(132) 측에서 정형암(134)의 양단 중 제1단부의 반대쪽인 제2단부를 구성하는 암 본체(135)에 각각 힌지에 의하여 회전 가능하게 연결되고, 링크부재(140)의 양단 측 중 제2단부는 가동블록(138)의 연결홈에 각각 삽입된 상태로 가동블록(138)에 힌지에 의하여 회전 가능하게 연결된다.

이와 같은 링크부재(140)에 의하면, 가동블록(138)이 정형바디(131)에 대하여 전진되는 경우에는 복수의 정형암(134)이 정형바디(131)의 외주를 기준으로 외측영역(OA)으로 실질적으로 동시에 돌출되고, 가동블록(138)이 정형바디(131)에 대하여 후진되는 경우에는 복수의 정형암(134)이 반대방향으로 실질적으로 동시에 이동되어 정형바디(131)의 외주를 기준으로 내측영역(IA)에 위치된다.

견인유닛(150)은 양쪽 강관을 파지한 양쪽 정형유닛(130) 사이의 간격을 좁혀 양쪽 강관이 맞대어지게 하는 역할을 한다. 견인유닛(150)은 양쪽 정형유닛(130)에 연결된 견인실린더를 포함한다. 견인실린더로는 피스톤로드가 양쪽으로 구비된 유압식 더블 로드 실린더가 적용된다. 더블 로드 실린더는 양쪽 정형유닛(130) 사이에서 제1정형유닛(130A)의 가동블록(138)에 한쪽의 피스톤로드가 연결되고 제2정형유닛(130B)의 가동블록(138)에 다른 쪽의 피스톤로드가 연결된다.

참고로, 양쪽 정형유닛(130)은 둘 모두 센터프레임(110)에 견인유닛(150)에 의하여 견인되는 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는, 제1정형유닛(130A)은 센터프레임(110)에 설치되어 위치가 고정된 반면, 제2정형유닛(130B)은 센터프레임(110)에 견인유닛(150)에 의하여 견인되는 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

백서포팅유닛(160)은, 양쪽 정형장치(130) 사이에서 양쪽 중 어느 한 정형장치(130B)의 정형암(134)에 각각 연결되어 원주방향으로 배치된 복수의 서포팅 지지블록(161), 서포팅 지지블록(161) 상에 각각 배치된 서포팅 플레이트(162), 서포팅 지지블록(161)과 서포팅 플레이트(162) 사이에서 서포팅 플레이트(162)에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함한다.

서포팅 지지블록(161)은 연결된 정형암(134)이 이동되면 동일방향으로 이동된다. 그러므로, 정형암(134)이 정형바디(131)의 외주를 기준으로 외측영역(OA)으로 돌출되어 강관의 내주에 밀착되면, 서포팅 플레이트(162)는 서포팅 지지블록(161)이 정형암(134)과 함께 이동됨에 따라 양쪽 강관(P)의 연결부의 내주에 밀착된다.

서포팅 플레이트(162)는 동판 등의 금속판으로 구성될 수 있다. 서포팅 플레이트(162)는 외측이 강관의 내면곡률과 거의 일치하도록 호형으로 형성된다.

도 4 내지 도 6에는 자동용접장치(200)가 도시되어 있다.

자동용접장치(200)는, 강관의 외주에 장착될 수 있게 폐쇄 시 원형 구조를 갖는 주행레일(201), 용접토치(260)가 장착된 상태에서 주행레일(201)을 따라 이동하면서 강관의 연결부의 외면에 자동으로 원주 용접을 실시하는 자동용접 캐리지(250)를 포함한다.

주행레일(201)은 자동용접 캐리지(250)가 주행할 수 있도록 강관의 외주에 장착되는 레일(203)을 갖는다. 레일(203)은 강관의 외주에 장착될 수 있게 복수로 분할된 구성을 갖는바, 레일 클램프(205)를 이용하여 복수의 분할된 단위 레일을 원형의 링 구조로 상호 연결하여 고정할 수 있게 구성된다. 레일(203)의 내측에는 강관의 외주에 밀착되는 복수의 스파이크(207)가 마련될 수 있다.

자동용접 캐리지(250)는, 바디부(251), 바디부(251)의 하부에서 레일(203)에 결합되어 레일(203)을 따라 이동하는 주행부(253), 바디부(251)의 전방에 장착되어 강관의 연결부에 용접을 실시하는 용접토치(260)가 장착되는 토치 클램프(265)를 포함한다.

바디부(251)는 대략 박스형 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 바디부(251)의 내부에는 자동용접 캐리지(250)의 주행, 용접토치(260)의 작동 등 강관의 외면용접에 요구되는 제반 제어신호를 출력하는 용접 구동제어부가 마련된다.

용접 구동제어부는, 기 설정된 용접 제어프로그램에 따라 자동용접 캐리지(250)의 주행을 제어하고, 용접토치(260)의 좌우 또는 상하작동 및 위빙 등을 제어하며, 용접와이어 공급속도 및 용접기 파워소스, 가스 공급장치 등 용접에 필요한 제반 장비의 작동 제어신호를 출력하여 제어하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 용접 구동제어부는, 통상의 컨트롤러와 같이 용접조건에 따라 설정되는 용접 제어프로그램이 저장되는 저장부, 저장부에 저장된 정보를 이용하여 작업자가 입력하는 조작신호에 따라 용접작동을 위한 신호를 연산하여 출력하는 중앙처리부를 포함할 수 있다. 물론, 용접 구동제어부는, 외부 컴퓨터에서 용접 프로그램 또는 기타 용접에 필요한 정보를 입력할 수 있게 구성하는 것이 바람직하고, 하기에서 설명하는 조작단말기의 신호에 따라 제어될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

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

주행부(253)는, 바디부(251)의 하측의 좌우 양쪽에 각각 두 개씩 구비되고 레일(203)의 양쪽에 각각 결합되는 아이들러 롤러(254), 레일(203)의 어느 한쪽 기어치에 결합되어 구동기어(256), 바디부(251)의 내측에 구비되며 구동기어(256)를 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다. 레일(203)과 구동기어(256)는 랙과 피니언 구조로 상호 맞물리는 구조로 구성하는 것이 바람직하다.

바디부(251)의 전방에 설치되는 장착레버(252)는 바디부(251)의 양쪽에 구비된 아이들러 롤러(254) 중 어느 한쪽 아이들러 롤러(254)를 벌리거나 좁혀서 자동용접 캐리지(250)를 레일(203)에 탈착할 수 있게 구성된다.

바디부(251)의 전방에는 차단플레이트(257)를 추가로 설치하는 것도 가능하다. 차단플레이트(257)는 전방에서 용접토치(260)가 강관의 연결부를 용접 시 주행부(253) 측에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 구성된다.

용접토치(260)는 강관의 연결부를 용접하는 것인바, 토치 클램프(265)에 장착된 상태에서 강관의 연결부에 근접하도록 위치된 상태에서 용접을 실시할 수 있게 구성된다. 토치 클램프(265)는 용접토치(260)가 용접 구동제어부에 의하여 전후, 좌우회전 또는 위빙이 가능하도록 용접토치(260)를 지지한다.

용접토치(260) 및 토치 클램프(265)는 용접전원 및 송급 와이어, 용접가스 등이 연결될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

자동용접장치(200)에는 별도로 각종 부대장비(270)가 추가로 구비될 수 있다. 부대장비(270)로는, 파워를 제공하는 메인파워 구동유닛(272), 자동용접 캐리지(250)에 용접전원을 제공하는 용접기 파워소스(273) 및 용접기 보조박스(274), 용접와이어를 공급하는 송급장치(275), 용접가스 공급장치 등이 구비된다. 이러한 부대장비(270)는 웰딩하우스의 내부에 탑재된 상태로 보관 또는 사용 가능하도록 구성될 수 있다.

도면부호 277은 자동용접 캐리지(250)에 신호를 입력하여 용접작동을 조작할 수 있는 조작단말기이다.

웰딩하우스는 국내 공개특허공보 제2011-0094613호(2011.08.24 공개)에 제시된 것과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 그러므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8에는 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법의 일부 과정이 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 강관의 현장시공 연결방법을 차례대로 살펴본다.

먼저, 시공할 강관의 연결부를 개선한다.(도 7 참조) 즉, 직각 상태인 강관의 단부를 베벨러(500)를 이용하여 V형 맞대기용접이 가능하도록 대략 20 내지 50ㅀ(바람직하게는, 30 내지 35ㅀ)로 가공한다. 베벨러(500)의 헤드(510)를 강관의 내부에 삽입한 상태에서 다수의 고정블록(520)을 확장시켜 강관에 베벨러(500)를 정착시킨 후, 주축(530)을 중심으로 비트(540)를 회전시키는 식으로 강관의 단부를 가공할 수 있다.

다음, 개선된 강관들을 시공구간에 서로 연결할 수 있게 일렬로 배치, 정렬한다. 그리고, 정렬된 강관의 내부에 내부정형장치(100)를 투입하고, 양쪽 정형유닛(130)의 정형암(134)을 돌출시켜 연결할 양쪽 강관의 내주에 밀착시킴으로써 내부정형장치(100)의 위치를 고정함과 아울러 양쪽 강관의 연결부를 각각 정형한다. 이 때, 강관의 정형은 양쪽 강관 중 어느 한쪽을 먼저 진행한 후 다른 쪽을 진행할 수도 있다.

그 다음, 견인유닛(150)에 의하여 양쪽 정형유닛(130) 사이의 간격을 좁혀 양쪽 강관을 밀착시킨다. 이 때, 양쪽 강관은 서로 맞대어지고, 맞대어진 양쪽 강관의 연결부의 내주에는 정형암(134)을 돌출시키는 과정에서 함께 이동된 백서포팅유닛(160)의 서포팅 플레이트(162)가 밀착된다.

다음, 양쪽 강관 중 어느 하나의 외주에 자동용접장치(200)를 장착하고, 서포팅 플레이트(162)에 의하여 지지된 양쪽 강관의 연결부의 외면을 용접한다.

강관의 외면용접은 자동용접 캐리지(250)를 작동시켜 자동용접 캐리지(250)를 주행레일(201)의 레일(203)을 따라 이동시키면서 자동원주용접을 실시한다.

자동원주용접을 실시할 때, 용접위치, 즉 용접 시작점으로부터 원주방향으로 강관의 둘레를 따라 분할된 각도(동일 각 분할 또는 다른 각 분할, 동일각과 다른각의 합성분할 등) 구간에 따라, 용접전압, 용접전류, 주행속도, 용접와이어 공급속도, 용접토치의 위빙속도, 위빙 폭, 위빙 드웰타임(dwell time), 토치각도, 토치 높이 등을 적절하게 변화시키면서 용접한다.

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

이와 같은 용접 제어설정은 앞서 설명한 자동용접 캐리지(250)의 용접 구동제어부에 용접조건에 따라 설정된 용접 프로그램들이 입력되어 있는 상태에서 작업자가 조작단말기를 이용하여 강관의 규격(관경, 두께 등), 용접패스, 용접방향 등의 용접조건(선택 명령)을 입력시키면 명령조건에 맞게 로딩된 용접 프로그램에 의하여 자동용접 캐리지(250)를 포함한 용접장비들이 자동으로 작동되면서 강관의 연결부의 외면에 자동용접을 실시할 수 있게 된다.

한편, 자동용접장치(200)를 이용하여 보다 신속하게 용작작업을 진행하기 위해서는, 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 주행레일(201)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착하여 동시에 용접할 수도 있다. 즉, 주행레일(201)에 두 개의 자동용접 캐리지(250A)(250B)를 장착한 상태에서, 한쪽 자동용접 캐리지(250A)로 강관의 연결부의 한쪽 반원 구간을 용접하고, 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)로 강관의 연결부의 다른 쪽 반원 구간을 동시에 용접하는 것이다. 이 때, 두 자동용접 캐리지(250A)(250B)의 간섭을 방지하기 위하여, 하진용접을 실시하는 경우, 한쪽 자동용접 캐리지(250A)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 한쪽(도면에서 좌측) 하측방향(①)으로 먼저 용접을 시작한 후 일정 정도 이동하면, 이어서 다른 쪽 자동용접 캐리지(250B)를 이용하여 강관의 최상점으로부터 다른 쪽(도면에서 우측) 하측방향(②)으로 이동시키면서 용접을 실시한다. 물론, 상진용접을 실시하는 경우에는 강관의 연결부의 최하점을 중심으로 양쪽으로 설명한 하진용접방법과 동일한 방법으로 진행한다.

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

용접작업의 조건에 따라서는 웰딩하우스를 설치한 상태에서 용접을 실시한다.

자동용접장치(200)로 강관의 연결부의 외면을 다수의 패스로 용접하는 경우, 1패스 또는 그 이상의 용접이 완료되면, 자동용접장치(200)는 계속하여 해당 외면을 용접하고, 내부정형장치(100)는 다음의 강관의 연결부로 이동시킨 후, 양쪽 강관을 정형하고 견인함으로써, 다음의 강관의 연결구간에서 강관의 외면용접이 연속적으로 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예, 첨부된 도면 등에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

100 : 내부정형장치
110 : 센터프레임
120 : 주행유닛
130 : 정형유닛
131 : 정형바디
134 : 정형암
138 : 가동블록
139 : 가동블록 구동수단
140 : 링크부재
150 : 견인유닛
160 : 백서포팅유닛

Claims

연결할 양쪽 강관의 내부에 길이방향으로 배치되는 센터프레임과; 상기 센터프레임에 배치되며, 상기 양쪽 강관의 내주에 밀착되어 상기 양쪽 강관을 파지하고 상기 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 양쪽 정형유닛과; 상기 양쪽 정형유닛 사이에서 상기 양쪽 강관을 파지한 양쪽 정형유닛의 간격을 좁힘으로써 상기 양쪽 강관을 서로 접근시키는 견인유닛을 포함하고,
상기 각 정형유닛은,
상기 센터프레임 상에 상기 센터프레임을 중심으로 배치된 원형 구조의 정형바디와;
상기 정형바디에 방사상으로 배치되고 반경방향으로 이동 가능하게 장착됨으로써 이동방향에 따라 상기 정형바디의 외주를 기준으로 내측영역에 위치되거나 외측영역으로 돌출되어 상기 강관의 내주에 밀착되는 복수의 정형암과;
상기 정형바디와 대향하며, 상기 정형바디에 대하여 전후방향으로 이동 가능한 가동블록과;
상기 가동블록을 이동시키는 가동블록 구동수단과;
상기 가동블록의 이동력이 상기 복수의 정형암에 전달되어 상기 복수의 정형암이 함께 이동되도록 상기 복수의 정형암과 상기 가동블록에 양단 측이 각각 연결된 복수의 링크부재를 포함하는,
강관 연결용 내부정형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정형바디는 중앙 측을 관통하는 센터구멍 및 방사상으로 관통되어 상기 센터구멍과 연통하는 복수의 정형암 삽입구멍을 갖고,
상기 정형암은 상기 복수의 정형암 삽입구멍에 각각 슬라이드 이동 가능하게 삽입되며,
상기 링크부재의 한쪽 단부는 상기 정형암의 양단 중 상기 센터구멍 측에 더 근접한 단부에 연결된,
강관 연결용 내부정형장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 가동블록은 외주 측에 복수의 연결홈이 방사상으로 배치된 원판으로 구성되고,
상기 링크부재의 다른 쪽 단부는 상기 연결홈에 각각 삽입된 상태로 상기 가동블록에 연결된,
강관 연결용 내부정형장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 내부정형장치는 상기 센터프레임에 상기 강관의 내부를 따라 주행할 수 있게 설치된 주행유닛을 더 포함하고,
상기 주행유닛은,
상기 센터프레임의 둘레의 한쪽에 장착된 지지륜과;
상기 센터프레임의 둘레의 다른 쪽에 상기 센터프레임에 대하여 각운동 가능하게 장착된 레버부재와;
상기 레버부재의 선단 측에 장착된 구동륜과;
상기 강관의 내주에 상기 구동륜이 밀착되거나 밀착이 해제되도록 상기 레버부재를 회전시키는 레버부재 구동수단을 포함하는,
강관 연결용 내부정형장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 양쪽 정형유닛 사이에 구비되며, 상기 양쪽 강관의 연결부의 내주에 밀착되어 상기 강관의 외면용접을 보조하는 백서포팅유닛을 더 포함하는,
강관 연결용 내부정형장치.
강관의 시공현장에서 시공할 강관들을 서로 연결할 수 있게 일렬로 정렬하는 정렬단계와;
상기 정렬된 강관의 내부에 청구항 1에 기재된 내부정형장치를 투입하고, 연결할 양쪽 강관의 내주에 상기 내부정형장치의 양쪽 정형유닛을 밀착시킴으로써 상기 양쪽 강관의 연결부를 정형하는 정형단계와;
상기 정형된 양쪽 강관을 맞대기 외면용접 가능하게 상기 내부정형장치의 견인유닛에 의하여 서로 접근시키는 맞대기단계와;
강관 외면 자동용접장치를 이용하여 상기 맞대어진 양쪽 강관의 연결부의 외면을 원주방향으로 자동으로 용접하는 외면용접단계를 포함하는,
강관의 현장시공 연결방법.