KR960002539B1 - 스티프너 취부장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명 스티프너 취부장치에 의해 제조되는 구조물의 일례로서 박스 거어더의 구조를 도시한 절개사시도.
제2도는 종래의 스티프너 취부방법을 보이는 순서도.
제3도는 본 발명 장치의 한 실시예를 보이는 사시도.
제4도는 제3도에 도시된 장치의 작동 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 지지포스트(support post) 2 : 수평아암(horizontal arm)
3 :수평캐리지(horizontal carriage)
4 :수직캐리지(vertical carriage)
5 : 승강액튜에이터(elevating actuator)
6 : 파지아암(holding arm)
P : (철구조물을 구성하는)보강판(補强板) S : 스티프너(stiffener)
본 발명은 철구조물의 제조에 관한 것으로, 더 상세히는 철구조물을 구성하는 보강판(補强板)에 스티프너(stiffener)를 취부(取附)하는 장치에 관한 것이다.
선박이나 교량등의 철구조물은 일반적으로 강판(鋼板)을 스티프너등으로 보강한 보강판을 구성패널(component panel)로 하는 패널구조로 제작된다. 특히 박스(box)형 철구물은 세장형(細長形)의 육면체형으로 된 패널 조립체로서 교량이나 대형 기중기 또는 해상 구조물의 빔(beam) 또는 거어더(girder), 컬럼(columm)등으로 사용된다. 선박이나. 박스형 철구물을 포함한 철구조물은 그 기본칫수가 수 m 내지 수십 m에 이르는 고중량의 대형구조물이므로 그 제조 및 이송과정은 건설공사에 준하는 대규모의 작업이 된다.
제1도에는 이러한 철구조물의 일례로서 박스형 철구물을 도시하였는데, 이것은 예를들어 교량의 거어더등을 구성하는 구조물이다. 이 박스 거어더는 각각 스티프너(stiffener ; 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 되어 있으며, 각 판(T, B, W)을 고정하며 박스 거어더의 전단(shearing) 및 비틀림(twisting)에 저항하도록 다이어프램(diaphragm ; D)이 박스 거어더의 길이방향으로 소정간격 이격되어 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(국부變形)이나 버클링(buckling)등에 저항하게 된다. 한편 웨브판(W)의 스티프너(Sw) 리브(Rw)와 결합되는데 웨브판(W)에서는 박스 거어더의 수직 방향 전단저항의 증가를 위해 리브(Rw)가 주보강재, 즉 연속재로 구성되고 스티프터(Sw)는 단속재(단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(斷部)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 받게되는 컬럼 또는 빔-컬럼등의 경우에는 다이어프램이 좀 더 조밀하게 배치되든가, 스티프너등 종(縱)방향 보강재없이 다이어프램등만이 배치된 구성을 가지게 된다.
박스형 철구물은 위에 살펴본 바와 같이 수백 피이스(piece)에 이르는 다수의 부품들로 이루어진 복잡한 조립품이다. 여기서 부품이라 지칭하더라도 한 부품은 수십 mm 두께 및 수 m 크기의 장대(長大)한 철판이므로 가장 작은 부품이라 하더라도 그 중량은 상당한데, 예를들어 두께 20mm의 높이 500mm 길이 10m정도의 스티프너 한개의 무게는 거의 1t에 이르게 된다. 따라서 박스형 철구물의 제조는 수백 ㎏에서 수십 t에 이르는 부품들의 조립과정이므로 크레인(crane)등 중량물 현가(縣架)장치의 사용이 필수적이다.
본 원인이 이러한 박스형 철구물을 제조하는 신규한 방법을 "박스형 철구물의 제조방법"(출원번호 추후정)으로 출원하고 있다. 그러나 종래의 스티프너 취부방법은 다음과 같이 많은 문제점을 가지고 있어서 전술한 방법의 구현에는 적합하지 못하다.
종래의 방법은, 먼저 제2a도와 같이 적치된 스티프너(S) 들에서 최상층의 한 스티프너(S)를 이동시키기 위해 지렛대(L)로 틈새를 벌리고 벌어진 틈새에 쐐기(G)등의스페이서(spacer)를 끼워 넣는다. 다음 제2b도와 같이 스티프너(S)의 일단에 두 훅클램프(hook clamp ; O)를 결합한뒤, 제2c도와 같이 크레인으로 이를 들어올려 이동시킨다.
스티프너(S)가 취부될 보강판(P)상에 위치하면 크레인으로 이를 지지한채 직각 지그(J)를 스티프너(S)에 끼워 이를 보강판(P)과 직교하도록 지지한다. 이 상태에서 작업자가 망치등으로 타격을 가하여 스티프너(S)를 소정위치에 정합시킨뒤 수동용접으로 가용접을 행함으로써 한 스티프너(S)의 취부를 완료한다. 이때 스티프너(S)의 하단과 보강판(P)간에 틈새가 발생되는 경우에는 제2e도에 보인 바와 같이 보강판(P)에 흡착되는 잭(jack ; A)으로 스티프너(S)를 가압함으로써 양자를 밀착시켜 가용접을 행하게 된다.
그러나 이와같은 종래의 취부 방법은 그 대부분의 과정이 인력에 의존하는 것이어서 그 작업강도가 매우 높을 뿐 아니라 많은 작업공수가 소요된다. 뿐만 아니라 스티프너(S)가 크레인에 의한 이송중 자중(自重)에 의해 변형되고 정확한 취부가 어려워 작업품질도 불량한 문제가 있었다.
이러한 문제점에 의해 종래의 스티프너 취부방법은 전술한 "박스형 철구물의 제조방법"에 적용될 수 없는바, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 위 방법의 구현에 적합한 스티프너 취부장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 물론 본 발명은 박스형 철구물뿐 아니라 선박등 일반적인 철구조물의 스티프너 취부에도 사용될 수 있음은 물론이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 스티프너 취부장치는 패널 구조의 철구조물을 구성하는 구성판에 스티프너를 취부하는 스티프너 취부장치에 있어서, 각각 지지포스트상에 연장되는 적어도 복수의 수평아암과, 수평아암상을 이동하는 수평캐리지와, 수평캐리지에 지지되어 이와 평행하게 승강하는 수직 캐리지와, 수직 캐리지에 평행하게 설치되어 스티프너를 파지하는 파지 아암을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제3도에서, 본 발명에 의한 스티프너 취부장치는 한상의 지지포스트(support post ; 1) 상에 상호평행하게 설치되어 전후방향으로 연장되는 한쌍의 수평 아암(2)을 구비한다. 이 수평아암(2)에는 이와 직교하는 방향, 즉 좌우방향으로 연장되는 수평 캐리지(3)가 이에 지지되어 수평아암(2)을 따라 전후방향으로 주행하게 된다. 수평캐리지(3)의 주행을 위해 수평아암(2)에는 안내레일(21)이 각각 설치되고, 수평 캐리지(3)에는 이 안내레일(21)에 의해 안내되는 두 주행부(31)가 구비되는데, 각 주행부(31)에는 상호 동기(同期)되는 구동모터(32)가 설치되어 안내레일(21)과 접촉하는 마찰차(도시안됨)등을 구동함으로써 수평 캐리지(3)가 수평아암(2)상에서 주행하도록 구성되어 있다.
한편, 수평캐리지(3)에는 이에 평행하게 좌우방향으로 연장되어 수평캐리지(3)에 대해 수직방향으로 승강(乘降)하는 수직캐리지(4)가 지지된다. 이를 위해 수평캐리지(3)의 양단에는 각각 안내포스트(guide post ; 33)가 수직 하방으로 연장되어 각각 안내레일(34)이 설치되고, 두 안내레일(34)에 수직 캐리지(4)의 양단이 지지되어 안내된다. 바람직하기로 수직 캐리지(4)는 좌우방향, 즉 스티프너의(S)의 길이 방향으로 소정거리 범위만큼의 조정이 이루어져야 하므로, 수직캐리지(4)는 그 양단에 설치된 유압 실린더등의 조정 액튜에이터(adjusting actuator ; 41) 및 슬레드(sled ; 42)를 통해 안내 포스트(33)의 안내레일(34)에 이동가능하게 결합된다.
수직캐리지(4)의 승강을 위해 수평 아암(3)에는 그 승강구동수단이 구비되는데, 도시된 실시예에서 승강구동수단은 승강 액튜에이터(elevating actuator ; 5)로 구성되고 그 작동로드(51)선단에 일단이 고정된 와이어(wire ; 53)가 풀리(puppey ; 52)를 통해 수직 캐리지(4)에 고정되어 있다. 물론 이와는 달리 액튜에이터가 직접 수직캐리지(4)를 승강시키는 구성도 가능하지만 이 실시예에서와 같이 현수(hanging)방식으로 승강시키는 것이 스티프너(S)와 구성판(P)간의 틈새조정등에 바람직하다. 현수방식으로 구성하는 경우에도 승강 액튜에이터(5) 대신 모터등도 사용될 수 있으나, 이 경우 모터는 DC모터나 스테핑(stepping)모터등 제어가능한 모터이어야 하므로 본 실시예의 구성이 경제성 측면이나 제어 가능성 측변에서 가장 바람직할 것이다. 한편 이와같이 현수방식으로 구성하는 경우, 와이어(53)의 절손등의 사고가 발생되면 수직캐리지(4)가 낙하될 우려가 있으므로 별도로 도시하지 않았지만 슬레드(42)에 안전브레이크를 구비하는 것이 바람직하다.
수직 캐리지(4)의 하부에는 스티프너(S)를 파지하는 파지아암(holding arm ; 6)이, 수직캐리지(4)와 평행하며 이에 대해 틸트(tilt)될수 있도록 힌지(hinge)결합된다. 파지아암(6)에는 자석(61)이 소정간격으로 구비되는데 이 자석(61)은 전자석이거나 극성(極性)조절에 의해 자력제어가 가능한 영구자석 조립체로 구성되는 것이 바람직하다. 수직 캐리지(4)에는 파지아암(6)의 틸트 조절을 위해 적어도 하나, 바람직하기로는 복수의 틸트 액튜에이터(tilting actuator ;7)가 구비되어 그 작동로드(71)의 선단이 파지아암(6)의 측부에 힌지 결합되어 있다. 이와같이 수직 캐리지(4)에 대해 틸트되는 파지아암(6)의 구성은 본 발명의 매우 중요한 특징중의 하나인바, 그 구체적인 기능은 이하의 작동설명에서 명확해질 것이다.
먼저 제4a도에서, 수평아암(2)의 측방으로부터 스티프너(S)가 취부될 보강(P)이 반입되면 수평 캐리지(3)는 수평아암(2)을 따라 도면의 좌측으로 전진하여 스티프너(S)의 적재위치로 이동한다. 이 상태에서 틸트 액튜에이터(7)가 축퇴(retracting)되면 파지아암(6)은 수직캐리지(4)에 대해 직교하는 수평 방향으로 틸트된다. 수직 캐리지(4)가 하강하여 파지아암(6)의 자석(61)이 수평으로 적재된 스티프너들중의 최상층 스티프너(S)에 접촉하면 자석(61)이 가동되어 이를 부착시킨다.
다음 이 상태로 수직 캐리지(4)가 소정거리만큼 상승하면, 제4b도와 같이 수평 캐리지(3)가 수평아암(2)을 따라 도면의 우측으로 후퇴하게 된다.
수평 캐리지(3)가 구성판(P)상의 스티프너(S) 취부위치까지 이동하면 틸트 액튜에이터(7)가 연신(extracting)되어 파지아암(6)은 스티프너(S)가 수직방향을 향하도록 틸트된다(물론 스트프너(S)의 파지후 파지아암(6)을 틸트하여 이 상태로 이동할수도 있으나 그 이동경로상에 다른 장애물이 존재하는 경우등을 감안하여 상술한 작동방식이 바람직하다).
이 상태에서 수평 캐리지(3)를 전후방향으로 조정하고, 수직 캐리지(4)의 조정 액튜에이터(41)를 좌우 방향으로 조정함으로써 스티프너(S)의 취부위치가 정합(alignment)되면 수직 캐리지(4)가 하강하여 제4d도와 같이 스트프너(S)를 파지한채 보강판(P)상에 접촉지지시킨다. 이 상태에서 수동용접등의 방법으로 가용접을 실시하여 한 스티프너(S)의 취부를 완료한다.
이와같은 작동은 반복함으로써 보강판(P)상에 복수의 스티프너(S)의 취부를 행하게 된다. 바람직하기로는 스티프너(S)의 취부순서는 내측, 즉 도면의 우측 스티프너(S)로부터 순차적으로 행하는 것이 본 발명장치의 이동상 바람직하다.
이상에서 본 발명을 한 특정한 실시예를 예시하여 설명하였으나, 이는 단순히 설명의 목적일뿐 이것이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명은 전술한 실시예 이외에도 여러가지로 구성할 수 있는바, 예를들어 수직 캐리지(4)상에 보강판(P)의 변형 교정 수단을 구비하거나 가용접을 위한 용접헤드의 설치등이 가능하다. 또한 수평 캐리지(3)가 소정위치에 도달하면 위치변동이 없도록 이를 수평아암(3)에 대해 일시 고정하는 고정수단의 구비등도 가능하며, 이러한 구성들은 모두 본 발명의 범위내에 포함된다.
이와같이 본 발명에 의하면 스티프너가 적재된 상태 그대로 별도의 인력을 가하지 않고도 이송할수가 있으며, 보강판상의 안착도 별도의 지그 사용이나 인력을 가하지 않고도 자동적으로 이루어 질수 있게 된다. 또한 스티프너의 이동시에도 다수의 자석, 즉 다점(多點)지지에 의해 스티프너가 지지되므로 이동시 자중에 의한 변형등이 없게 된다.
이에 따라 본 발명은 고품질, 고생산성의 스티프너 취부를 가능하게 하며, 특히 "박스형 철구물의 제조방법"등과 함께 사용될때 철구물 제조의 자동화에 따른 큰 효과를 발휘하게 된다.
Claims (7)
- 패널 구조의 철구조물을 구성하는 구성판에 스티프너를 취부하는 스티프너 취부장치에 있어서, 각각 지지포스트(1)상에 연장되는 적어도 복수의 수평아암(2)과, 상기 수평아암(2)상을 이동하는 수평캐리지(3)와, 상기 수평 캐리지(3)에 지지되어 이와 평행하게 승강하는 수직캐리지(4)와, 상기 수직 캐리지(4)에 평행하게 설치되어 상기 스티프너(S)를 파지하는 파지 아암(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제1항에 있어서, 상기 파지아암(6)이 상기 수직 캐리지(4)에 대해 틸트가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파지아암(6)의 상기 스티프너(S)를 파지하는 수단이 자력제어가 가능한 자석(61)인 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제3항에 있어서, 상기 파지아암(6)이 상기 자석(61)에 의해 상기 스티프너(S)를 수평상태로 파지한뒤, 상기 수직 캐리지(4)에 대해 틸트되어 상기 스티프너(S)를 수직 상태로 상기 보강판(P)에 취부하는 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수직 캐리지(4)가 상기 수평 캐리지(3)에 대해 와이어(53)에 의해 현수되는 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제1항 또는 제5항 중의 어느 한항에 있어서, 상기 수직 캐리지(4)의 승강수단이, 상기 수평캐리지(3)상에 설치되며 그 선단에 상기 와이어(51)의 일단이 고정된 승강 액튜에이터(5)인 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수직캐리지(4)가 상기 수평 캐리지(3)에 대해 조정액튜에이터(41)를 통해 지지되어 상기 스티프너(S)의 길이 방향의 위치가 조정가능한 것을 특징으로 하는 스티프너 취부장치.
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1993
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