KR950004912Y1 - 보강판의 리브 용접장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

보강판의 리브 용접장치

제 1 도는 본 고안 장치에 의해 용접되는 보강판으로 이루어지는 구조물의 일례로서 박스거어더를 보인 절개사시도.

제 2 도는 리브 취부 및 용접과정을 보이는 순차적 사시도들.

제 3 도는 본 고안 용접장치의 구성을 보이는 사시도.

제 4 도는 제 3 도의 용접헤드의 확대 측면도.

제 5 도는 본 고안 용접장치의 작동을 보이는 순차적 평면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 새들(saddle) 2 : 비임(beam)

3 : 토오치캐리어(torch carrier) 4 : 용접헤드(welding head)

5 : 승강 액튜에이터(elevating actuator) 6 : 토오치 헤드(torch head)

9 : 주행센서(cruise sensor)

본 고안은 철구물(鐵構物)의 제조에 관한 것으로, 특히 철구물의 패널(panel)을 구성하는 보강판(補强板)에 리브(rib)를 용접하는 장치에 관한 것이다.

"철구물"이라함은 육상 또는 해상 구조물을 구성하는데 대형의 철구조물을 지칭하는 것으로, 철판을 조립하여 구성된 셀(shell) 구조나 철골(鐵骨)구조등을 포함한다. 특히 박스형 철구물은 세장형(細長形)의 육면체형으로 된 패널(panel)조립체로서 교량이나 대형기중기 또는 해상 구조물의 빔(beam) 또는 거어더(girder), 컬럼(column) 등으로 사용된다. 박스형 철구물을 포함하여 이러한 철구물은 그 기본 칫수가 수 m 내지 수십 m에 이르는 고중량의 대형 구조물이므로 그 제조 및 이송 과정은 건설공사에 준하는 대규모의 작업이 된다.

제 1 도에 상술한 박스형 철구물의 일례로서 교량의 거어더를 구성하는 박스 거어더(box girder)를 도시하였다. 이 박스 거어더는 각각 스티프너(stiffner; St, Sb, Sw)로 보강된 상면판(top plate : T) 및 하면판(bottom plate : B)과 두 웨브판(web plate : W)으로 구성된 사각형 단면의 박스형태로 형성되어 있으며, 각 판(T, B, W)을 고정하며 박스 거어더의 전단(shearing) 및 비틀림(twistion)에 저항하도록 박스 거어더의 길이방향으로 소정간격 이격되어 다이어프램(diaphram : D)이 배치되어 있다.

또한 상, 하면판(T, B)의 스티프너(St, Sb)들은 다이아프램(D)간에 소정간격으로 배열된 리브(rib; Rt, Rb)에 의해 보강되어 국부변형(局部變形)이나 버클링(buckling)등에 저항하게 된다.

한편 웨브판(W)의 스티프너(Sw)도 리브(Rw)와 결합되는데 웨브판(W)에서는 박스 거어더의 수직 방향 전단저항의 증가를 위해 리브(Rw)가 주보강재, 즉 연속재로 구성되고 스티프너(Sw)는 단속재(斷續材)로 구성되어 리브(Rw)에 용접됨으로써 매트릭스(matrix)구조를 형성하게 된다. 다이어프램(D)에는 작업자의 출입을 위한 맨홀(manhole; M)이 형성되는데, 맨홀(M)의 주위에는 이의 보강을 위한 플랜지(flange; F)가 브라켓(bracket; K)과 함께 설치되어 있다.

박스 거어더는 필요에 따라 다른 박스 거어더등과 결합되어 교량등 구조물을 형성하게 되는데, 이를 위해 박스 거어더의 단부(端部)에는 볼트(bolt) 또는 리벳(rivet)등의 체결을 위한 다수의 결합구멍(H)이 형성된다.

상술한 박스 거어더는 주로 휨(bending)에 저항하는 구조물인바, 박스형 철구물 중 축방향 압력을 주로 받게 되는 컬럼 또는 빔-컬럼등의 경우에는 다이어프램이 좀 더 조밀하게 배치되든가, 스티프너등 종(縱)방향 보강재없이 다이어프램등만이 배치된 구성을 가지게 된다.

박스형 철구물은 위에 살펴본 바와같이 수백 피이스(piece)에 이르는 다수의 부품들로 이루어진 복잡한 조립품이다. 여기서 부품이라 지칭하더라도 한 부품은 수십 mm두께 및 수m 크기의 장대(長大)한 철판이므로 가장 작은 부품이라 하더라도 그 중량은 상당한데, 예를들어 두께 20mm의 높이 500mm 길이 10m 정도의 스티프너 한개의 무게는 거의 1t에 이르게 된다. 따라서 박스형 철구물의 제조는 수백 kg에서 수십t에 이르는 부품들의 조립과정이므로 크레인(crane)등 중량물 현가(懸架)장치의 사용이 필수적이다.

상술한 설명에 있어서 스티프너(St, Sb)를 주보강재로 하는 보강방식의 판(T, B)을 "종구조판(longitudinal structure plate)"라고 지칭하고, 리브(Rw)를 주보강재로 하는 보강방식의 판(W)을 "횡구조판"이라고 지칭하고 있다. 어느 방식의 보강판이건 작업의 편의상 스티프너(St, Sb, Sw)를 먼저 취부 및 용접한뒤 리브(Rt, Rb, Rw)를 취부 및 용접하는 것이 일반적이다.

(이하에서는 스티프너를 통일적으로 S, 리브를 R, 보강판을 P로 표시하기로 한다)

즉, 제 2 도에 도시된 바와같이, 보강판(P)의 길이방향으로 스티프너(S)를 취부 및 용접하고 그 상부로부터 리브(R)를 정합시켜 가용접으로 취부한다. (제2a도) 다음 가용접된 리브(R)를 본 용접함으로써 리브(R)의 접합을 완료한다. (제2b도)

이와같은 리브(R)의 용접은 스티프너(S) 용접과는 달리 그 용접선이 스티프너(S)에 의해 단절될 뿐만 아니라 상당한 높이를 가지는 스티프너(S)에 의해 장애되어 종래 리브(R)의 용접에는 자동용접 방법을 전혀 사용할 수 없었다. 이에 따라 수동 또는 그래비티(gravity)용접등을 행할 수 밖에 없는 바, 그 작업공수가 매우 클뿐아니라 작업자가 무거운 용접설비등을 스티프너(S)를 넘어다니며 이송시켜야 하므로 작업강도도 높고 안전사고의 위험성도 상존하였다. 또한 공전촉진을위해 다수의 작업자가 동시에 집중투입되어야 하므로 입력 수급상의 난점도 초래하고, 각 작업자의 작업기량이 고르지 않아 용접품질의 균일성을 기대할 수 없는 문제도 있었다.

본 고안은 상술한 종래의 문제점을 감안하여, 용접선상에 장애물이 존재하는 리브 용접을 자동적으로 수행할 수 있는 리브 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 의한 리브 용접장치는 스티프너와 직교하는 리브를 보강판상에 용접할 수 있도록, 보강판의 스티프너 방향으로 주행하는 새들과, 새들에 직교하도록 지지되는 비임과, 비임을 따라 이동하는 토오치 캐리어와, 토오치 캐리어에 대해 승강하며 리브를 용접하는 용접헤드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제 3 도에서, 리브용접이 수행될 보강판(P)이 거치되는 정반(定盤) 또는 이송되는 컨베이어(conveyor; 15)의 양측에는 이에 평행하게 주행레일(16)이 각각 설치되어, 이 주행레일(16)상에 본고안 용접장치의 새들(saddle; 1)이 주행모터(18)의 구동으로 주행할 수 있도록 되어 있다. 양 새들(1)에는 포스트(post; 17)가 상방으로 연장되어, 양 포트스(17)간에 비임(beam; 2)이 지지된다.

비임(2)에는 토오치 캐리어(torch carrier; 3)가 비임(2)의 길이 방향으로 이동가능하게 지지되는데, 이를 위해 비임(2)에는 안내로드(guide rod; 13)와 볼스크류(ball screw; 12)가 설치되어, 구동모터(11)로 이 볼스크류(12)를 회전시킴으로써 이에 맞물린 토오치 캐리어(3)가 비임(2)의 길이 방향으로 이동할 수 있도록 된다.

토오치 캐리어(3)에는 승강 액튜에이터(elevating actuator; 5)에 의해 승강하는 용접헤드(4)가 설치되어 있는데, 용접헤드(4)는 특히 제 4 도에 잘 도시되어 있다. 제 4 도에서, 용접헤드(4)의 브라켓(bracket; 4a)에는 개폐실린더(8)에 의해 상호 근접 또는 이격되는 두 토오치 아암(torch arm; 7)이 구비되고, 각 토오치 아암(7)은 토오치(6a)가 설치된 토오치 헤드(torch head; 6)을 하나씩 구비하고 있다. 각 토오치 헤드(6)에는 각각의 용접기(제 3 도의 14)에 의해 용접전류가 공급되고, 도시되지 않은 와이어 급송기(wire feeder)에 의해 용접와이어가 급송된다. 한 토오치 헤드(6)에는 본 고안 특징의 구현을 위해 그 주행방향상의 장애물을 감지하는 주행센서(9)가 구비되는데, 이 주행센서는 광반사형이나 자기형등 근접센서인 것이 바람직하다. 한편 주행센서(9)에 직교하여 리브(R)의 유무, 즉 그 종단(終端)을 감지하는 종단센서(10)가 함께 구비되는 것이 바람직하다.

별도로 도시하지는 않았으나 바람직하기로는 이상의 각 구성부를 제어하는 적절한 제어부가 구비된다. 이 제어부는 적어도 스티프너(S)의 두께등에 대한 특성장(特性長)등 소정의 기억능력을 가지는 것이 바람직하므로, PLC(Programmable Logic Controller)나 마이크로 프로세서(micro processor)등으로 구성될 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 고안 용접장치의 작동을 제 5 도를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 컨베이어(15)상에 스티프너(S)가 용접되고 리브(R)가 가용접된 보강판(P)이 이송되어 오면, 주행레일(16)상으로 새들(1)을 이동시켜 용접될 리브(R)선에 토오치 캐리어(3)를 정합시킨다. 다음 승강액튜에이터(5)로 용접헤드(4)를 하강시켜 두 토오치 헤드(6)의 토오치(6a)를 리브(R)의 양측 용접개시 위치에 세팅(setting)한뒤, 용접전류와 토오치 캐리어(3)의 주행속도등을 설정한다. 다음 용접기(14)로부터 용접전류를 공급하고 구동모터(11)를 작동시키면 토오치 캐리어(3)가 비임(2)을 따라 이동하며 제5a도와 같이 리브(R)의 용접이 진행된다.

용접의 진행중 제5b도와 같이 토오치 헤드(6)의 주행센서(9)에 의해 장애물, 즉 스티프너(S)가 감지되면 구동모터(11)가 정지되어 토오치 캐리어(3)의 이동이 중단되고 용접기(14)로부터 용접전류의 공급이 중단되어 용접이 일시 중단된다.

그러면 개폐실린더(8)가 토오치 아암(7)을 개방하여 제5c도와 같이 양 토오치헤드(6) 및 토오치(6a)가 리브(R)로 부터 이탈된다. 그러면 승강액튜에이터(5)는 용접헤드(4)의 토오치(6a) 선단을 스티프너(S) 높이 이상으로 상승시킨다. 이 상태에서 제어부는 기억된 소정의 스티프너(S) 두께에 따른 이동량을 구동모터(11)에 지시하여 토오치 캐리어(3)를 이 이동량만큼 전진시킨다. 그 다음 승강액튜에이터(5)는 다시 용접헤드(4)를 하강시키고, 개폐실린더(8)는 토오치헤드(6) 및 토오치(6a)를 다시 리브(R) 용접부위에 접촉시킨다. 이 상태에서 용접기(14)가 용접전류를 공급하고 구동모터(11)가 작동되어 용접을 재개한다.

상술한 과정을 복수의 스티프너(S)에 대해 반복함으로써 리브(R)의 용접을 완료하여 토오치헤드(6)가 리브(R)의 종단에 도달하면, 제어부의 소정 기억정보에 의해 또는 제5d도와 같이 종단센서(10)가 리브(R)의 단절을 감지함으로써 한 리브(R)의 용접이 완료되었음을 파악한다.

그러면 제5e도와 같이 개폐실린더(8)가 토오치헤드(6) 및 토오치(6a)를 리브(R)로 부터 이탈시킨뒤, 승강 액튜에이터(5)가 용접헤드(4)를 상승시켜 한 작동 사이클을 완료한다. 그러면 다시 새들(1)이 주행레일(16)상을 이동하여 토오치 캐리어(3)를 다음 리브(R)선에 정합시켜 다음 리브(R)의 용접을 속행하게 된다.

이상에서 보는 바와같이 본 고안에 의하면 복수의 스티프너에 의해 차단되어 있는 리브라 하더라도 그 용접을 따라 자동적으로 용접이 수행될 수 있다. 이에따라 종래의 수동작업에 비해 생산성이 현저히 향상될 수 있으며, 소요인원도 장치조작원 하나로 족하므로 인력절감의 효과도 크게 균일한 용접품질을 얻을 수 있게 된다. 그러므로 본 고안은 선박등을 포함한 철구물의 생산성과 품질향상에 큰 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스티프너(S)와 직교하는 리브(R)를 보강판(P)상에 용접할 수 있도록, 상기 보강판(P)의 상기 스티프너(S) 방향으로 주행하는 새들(1)과, 상기 새들(1)에 직교하도록 지지되는 비임(2)과, 상기 비임(2)을 따라 이동하는 토오치 캐리어(3)와, 상기 토오치 캐리어(3)에 대해 승강하며 상기 리브(R)를 용접하는 용접헤드(4)를 구비하는 보강판의 리브용접장치에 있어서, 상기 용접헤드(4)에 상기 스티프너(S)의 근접을 감지하는 주행센서(9)가 구비되어, 상기 용접헤드(4)의 상기 리브(R) 용접중 상기 주행센서(9)가 상기 스티프너(S)의 근접을 감지하면, 상기 용접헤드(4)가 상기 리브(R)의 용접을 종단하고 상승하여 소정거리 이동후 다시 하강한뒤 용접을 속행하는 것을 특징으로 하는 보강판의 리브 용접장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용접헤드(4)가 각각 토오치 헤드(6)가 구비되는 두 토오치 아암(7)과, 상기 두 토오치 아암(7)을 개폐하는 개폐실린더(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 보강판의 리브 용접장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 용접헤드(4)에 상기 리브(R)의 종단을 감지하는 종단센서(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 보강판의 리브 용접장치.