(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象物の裏面を加熱するトーチを備えた少なくとも一つの加熱トーチユニットと、上記加熱トーチユニットが装着される台車と、上記台車が溶接対象物の裏面に沿って移動されるようにする駆動ホイ−ルと、上記駆動ホイールに動力を提供する駆動モーターと、装置の全体重量を重力に反して溶接対象物の裏面に維持させる磁力を提供する磁力提供手段と、を具備し、
上記磁力提供手段は、上記溶接対象物の裏面と向かい合っている上記台車の床板自体に磁石を備えた磁石板のもの、又は、上記台車の床板に磁石を備えた磁石板を取り付けたものであり、
磁石板の上記磁石の周りには、冷却循環路が形成されている
ことを特徴とするオーバヘッド加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載のオーバヘッド加熱装置において、上記冷却循環路を循環するガスは、上記トーチに供給される酸素又は燃料ガスのいずれか一方であることを特徴とするオーバヘッド装加熱置。
【請求項３】
請求項１記載のオーバヘッド加熱装置において、上記磁力提供手段が、それ自体に磁力を有する駆動ホイールであることを特徴とするオーバヘッド加熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のオーバヘッド加熱装置において、上記トーチユニットと上記磁力提供手段との間には、保護カバーが設置されていることを特徴とするオーバヘッド加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーバヘッド加熱装置 (overhead heating machine) に関するものであり、より詳しくは各種鋼構造物を溶接するとき、溶接対象物から発生する変形を防止するため溶接部位裏面を加熱するオーバヘッド加熱装置として、加熱トーチを搭載した台車に磁力を提供する手段が備えられてあるので、磁力により台車が溶接対象物の裏面に維持された状態で溶接対象物の裏面に沿って移動しながら溶接部位を加熱するオーバヘッド加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶を包含した各種構造物の建造時に鋼材を接合する主要手段の一つである溶接は、接合効率が殆ど１００％に至り、建造費用が節減できるなど色々な長所により広く用いられている。
しかし、熱により鋼材を溶かしてつける溶接は、溶接部位に多量の熱を局部的に加えるものであるので、溶接対象物が局部的に加熱・冷却される現象を避けられない。従って、溶接継手部では溶接収縮応力が発生して結局最終構造物の変形を惹起することになる。
【０００３】
溶接作業時の溶接収縮応力発生を最小化するための対策の一つとして、溶接部位の裏面をガス火花で加熱して溶接部位での急激な温度変化を減らす方法が実行されている。このような溶接部裏面を加熱する作業は、溶接対象物の下部で頭を上げて作業するという意味でオーバヘッド加熱といい、また、このようなオーバヘッド加熱を機械的に遂行する装置をオーバヘッド加熱装置という。
【０００４】
本出願人が、１９９２年４月２７日付で出願した韓国実用新案登録出願番号第９２−７０２４号（公開番号第９４−８６５９号）のオーバヘッド加熱装置を提案する以前のオーバヘッド加熱作業は、通常的に作業者が加熱トーチを持って溶接対象物の下部に入り上向き姿勢で作業するのが一般的であったので、加熱精密度が低く作業疲労度も大きくて生産性が極めて低調であった。しかし、実用新案登録出願番号第９２−７０２４号のオーバヘッド加熱装置は、オーバヘッド加熱作業を移動可能な台車により遂行することで、このような問題点を解消した。
【０００５】
図５は、韓国実用新案登録出願番号第９２−７０２４号のオーバヘッド加熱装置の概略的な構成を示す概略図である。図示した通り、オーバヘッド加熱装置は、車輪１７３により移動可能に構成された本体１５１の一側にフットポンプ１５２と上下作動される油圧シリンダ１５３とが装着されており、油圧シリンダ１５３の上段に多数の折り畳み板１５５が多数の軸１５４で上下に折り畳まれるように挟まれており、折り畳み板１５５の上下両端は垂直のスライド棒１５９で連結され、スライド棒１５９の上段は水平棒１６０で連結され水平棒１６０の垂直延長端部にナットＮが形成されて、そのナットＮにはレベル調整ボルトＢが螺合されている。また、水平棒１６０には、微細調整ハンドル１６１により前後高さを調節可能に台車ローラ１６７が設置されており、台車ロ−ラ１６７には、加熱トーチ１６９が装着された走行台車１６８が設置され、加熱トーチ１６９は、加熱ハンドル１７２によりその幅が調整されるようになっている。
【０００６】
上記のような構成の第９２−７０２４号のオーバヘッド加熱装置は、車輪１７３により加熱装置を移動させながら狭い空間で運転することができるし、加熱部位の高さに従い台車の高さを調整することができ、溶接対象物と加熱トーチの間隔を一定に維持できるので、加熱品質の向上、生産性の増加及び作業環境の改善をなした。
【０００７】
しかし、第９２−７０２４号のオーバヘッド加熱装置は、車輪１７３により作業場の床１７４を沿い本体１５１を移動する方式を採用しているので、作業場の床の平坦程度とか作業場周辺の障害物により、頻繁に作業を中断しなければならない問題点がある。また、一つのストロークの加熱作業が終了した後、オーバヘッド加熱装置を新しい作業場所に再設置するにおいて、装置をセッティングする作業が極めて繁雑であるという問題点も内包している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来のオーバヘッド加熱装置が有する問題点を解消するためのものとして、磁力を利用して溶接対象物の裏面に維持された状態で移動しながら溶接部位を加熱するオーバヘッド加熱装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、装置の構成が簡単で、その取り扱いが容易であり、作業場の床の平坦程度に関係なく自由自在に移動しながら溶接部位の裏面を加熱するオーバヘッド加熱装置を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、溶接作業及びオーバヘッド加熱作業時放出される高熱により台車を溶接対象物の裏面に維持させる磁力提供手段の磁力が低下するのを防止するためのものである。
さらに、本発明の他の目的は、作業者の疲労を最小化しながら、精度よく高い生産性でオーバヘッド加熱作業を遂行する装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的は、加熱トーチユニットが装着され駆動ホイールにより走行する台車に、装置の全体重量を重力に反して溶接対象物の裏面に維持させうる程度の磁力を提供する磁力提供手段を装着したオーバヘッド加熱装置により達成される。
【００１０】
具体的に、本発明の目的は、溶接対象物の裏面を加熱するトーチを備えた少なくとも一つの加熱トーチユニットと、上記加熱トーチユニットが装着される台車と、上記台車が溶接対象物の裏面に沿い移動されるようにする駆動ホイールと、上記駆動ホイールに動力を提供する駆動モーターと、装置の全体重量を重力に反して溶接対象物の裏面に維持させる磁力を提供する手段とを包含するオーバヘッド加熱装置により達成される。上記磁力提供手段には、ここで加えられる熱を遮断し冷却する手段を追加して設置することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に従うオーバヘッド加熱装置に対して詳細に説明する。以下の具体例は本発明のオーバヘッド加熱装置を例示的に説明するだけで、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
図１は、本発明に従うオーバヘッド加熱装置を溶接対象物の裏面に装着した状態の図面、図２は、本発明に従うオーバヘッド加熱装置の概略平面図、図３は、磁力提供手段の一例である磁石板を示す概略図、図４は、磁石板に形成された冷却循環路の一例を示す図面である。
図１は、船舶の組立工程でブロックを製造するとき多量に存在する主板（溶接対象物）１に補強材である多数のスチフナ (stiffener) ３を溶接する作業に本発明のオーバヘッド加熱装置１１を使用する状態を図式的に示したものである。
【００１３】
本発明に従うオーバヘッド加熱装置１１は、図１と図２とに図示された通り、スチフナ３が溶接される溶接対象物１の裏面に設置され、加熱トーチユニット１３、台車１５、駆動ホイール１７、駆動モーター１９、及び磁力提供手段５０を包含する構成でなっている。
【００１４】
加熱トーチユニット１３は、台車１５に少なくとも一つ設置されるが、図１に図示された通り、溶接対象物の主板１に多数（図１では２個）のスチフナ３を同時に溶接する場合、全ての溶接部位５を同時に加熱できるように多数の加熱トーチユニット１３を一つの台車１５に装着することができる。加熱トーチユニット１３としては、従来、一般的に使用されているトーチ２１がそのまま適用されうる。
【００１５】
上記加熱トーチユニット１３は、台車１５に装着される。例えば、図１に図示されている通り、トーチユニット支持台２５を台車１５に対して左右に移動及び固定可能に設置し、トーチユニット支持台２５の両端にトーチユニット１３を左右に移動及び固定可能に装着する。トーチユニット支持台２５とトーチユニット１３を左右に移動可能に装着することは、スチフナ３の溶接位置に従いトーチ２１の位置を適切に調整できるようにするためのものである。トーチ２１は、トーチホルダー２３を媒介としてトーチユニット支持台２５に支持され、左右回転及び高さの調節が可能となるよう構成されている。
台車１５には、駆動モーター１９や駆動モーター１９の駆動力を駆動ホイール１７に伝達する動力伝達機構などが装着されている。図１で図面符号２７は、トーチユニット支持台２５を台車１５に設置するための柱であり、図面符号２９は、トーチユニット支持台２５を固定するハンドルである。
【００１６】
台車１５には、台車１５を主板１の裏面に沿って移動させるための駆動ホイール１７が具備されている。駆動ホイール１７は、図２で図示された通り、台車１５の左右に設置されて、台車１５を主板１の裏面に沿って移動させる作用をする。図面符号１７′は、動力が伝達されない片足前輪を示す。
【００１７】
上記駆動ホイール１７は、台車１５に設置された駆動モーター１９により駆動される。駆動モーター１９の駆動力は、クラッチ３１などを包含する動力伝達機構により駆動ホイール１７に伝達される。本具体例では台車１５の後輪にのみモーター１９の動力が伝達されるものを例示したが、前輪と後輪をチェーンなどで連結して全てのホイールに動力が伝達されるようにすることもできる。使用可能な駆動モーター１９は特に制限はないが、回転速度の調節が可能な可逆減速モーターを使用するのが望ましい。
【００１８】
台車１５には、オーバヘッド加熱装置１１の全体重量を重力に反して主板１の裏面に維持させる磁力提供手段５０が装着されている。図１に図示された具体例においては、磁力提供手段５０として磁石板５１を使用している。磁石板５１としては、主板１の裏面と向かい合っている台車１５の床板４１自体を磁石板５１で製作することもできるし、図１に図示されている通り、磁力のない鋼板又はその他適当な素材で製作した台車１５の床板４１に別途の磁石板５１を固定させることもできる。
【００１９】
台車１５が駆動ホイール１７により主板１に所定間隔離隔して向かい合っている状態であるので、上記磁石板５１は主板１に直接接触することはない。しかし、磁石板５１が形成する磁場内に鋼材主板１が位置するように磁石板５１が配置されているので、オーバヘッド加熱装置１１は磁石板５１の磁力により重力に反して主板１の裏面に維持される。
【００２０】
オーバヘッド加熱装置１１を主板１の裏面に維持させる磁力提供手段５０として板型の磁石板５１を使用する理由は、磁石板５１と主板１の間の引力を最大化するためである。勿論、磁石板５１は、オーバヘッド加熱装置１１の重量を支持するに十分な程度の磁力を有するべきである。
【００２１】
磁石板５１としては、永久磁石または電磁石を使用することができる。後者の方法は必要に応じて磁石板５１に磁力を供給及び遮断することができ、オーバヘッド加熱装置１１を主板１から容易に分離できるので望ましいが、磁石板５１を永久磁石で製作するのが装置を単純化することができるという点から望ましい。
【００２２】
一方、溶接作業及びオーバヘッド加熱作業時放出される高熱が磁石板５１に加えられその磁力が減少されるのを防止するため、図２に図示された通り、磁石板５１の外側に駆動ホイール１７の回転に影響を及ぼさないように保護カバー４３を設置することができる。
【００２３】
磁石板５１は、それ全体を磁石で製作することもできるが、図３に図示されている通り、多数の小さい板形磁石５３をアルミニウム板のような耐熱性板５５内に取り付けて製作することもできる。後者の場合、溶接作業とオーバヘッド加熱作業時放出される高熱により磁石５３の磁力が喪失するのを防止するため、図３と図４に図示されている通り、磁石板５１の磁石５３周りに磁石５３が加熱されるのを防止する冷却循環路６１を形成するのが好ましい。
【００２４】
冷却循環路６１内には、磁石５３に伝達される熱気を遮断し吸収する冷却用流体が循環される。冷却循環路６１内に供給される冷却用流体としては別途の供給源から提供される空気や水などを使用することもできるが、この場合水とか空気を冷却循環路６１へ供給するため別途の装備が付加されオーバヘッド加熱装置の構成が複雑になる。従って、上記加熱トーチユニット１３のトーチ２１に供給されるガス（ＬＰＧなどのような燃料ガス及び酸素）のうち一つが冷却循環路６１を循環するように構成されるのが望ましい。
【００２５】
例えば、酸素タンク６３と燃料タンク６５からトーチ２１に酸素と燃料ガスを供給するホース６３′，６５′のうち一つは、直ぐにトーチ２１に連結されることなく磁石板５１に形成された冷却循環路６１を経由した後にトーチ２１に連結されるように構成する。具体的に説明すれば、柱２７上に設置された分配機６７には、酸素タンク６３と燃料タンク６５の供給ホース６３′，６５′がそれぞれ連結される酸素供給口６９と燃料ガス供給口７３とが形成されている。分配機６７は、酸素と燃料ガスを左右のトーチ２１に分配する機構として、上記燃料ガス供給口７３は二つの分枝された燃料ガス排出口７５に直ぐ連結されて燃料タンク６５からの燃料ガスが直ぐ両側に設置されたトーチ２１（図１参照）へ供給されるが、上記酸素供給口６９は、磁石板５１に形成された冷却循環路６１に連結されているので、酸素タンク６３からの酸素は磁石板５１の冷却循環路６１を循環した後に分枝された酸素排出口７１を通して両側のトーチ２１へ供給される。図面符号７７は、分配機６７と磁石板５１の冷却循環路６１を連結する通路である。
【００２６】
上記のような冷却循環路６１の構成に従い、溶接対象物１の裏面を加熱するとき、トーチ２１に供給される酸素は、磁石板５１の冷却循環路６１を循環しながら溶接作業及び加熱作業時に発生した熱を遮断すると同時に磁石板５１に伝達された熱を吸収してトーチ２１へ送られるようになるので、磁石板５１が熱により磁力を喪失するのを十分予防することができる。特に、タンク６３からの酸素は常温以下の温度を有するので冷却効果が極めて良い。
本具体例としては、酸素が磁石板５１の冷却循環路６１を循環する例に対して説明したが、燃料ガスが冷却循環路６１を循環するようにするのも可能であろう。
【００２７】
以下、本具体例に従うオーバヘッド加熱装置１１の作動に対して説明する。先ず、溶接作業がなされる主板１の裏面に磁石板５１の磁力によりオーバヘッド加熱装置１１を維持させる。そして、トーチユニット支持台２５を台車１５に対して左右に移動させたりトーチユニット１３を左右に移動させトーチユニット１３のトーチ２１が溶接部位に正確に一致するようにした後、トーチ２１の高さを調節してトーチ２１と主板１の間の間隙を調整する。次に、駆動モーター１９の速度を溶接作業に会わせ適切に調節して、駆動ホイール１７により台車１５を主板１の裏面に沿って移動させながら溶接部位５の裏面を加熱する。このとき、溶接部位５が曲線をなしている場合には台車１５の進行経路を変化させることで対処する。
【００２８】
一方、上記磁力提供手段５０として、前述した具体例の磁石板５１の代わりに、台車１５の駆動ホイール１７自体を磁力を有する素材で製作して、駆動ホイール１７がオーバヘッド加熱装置１１を溶接対象物１の裏面に接触させる作用と台車１５を溶接対象物１の裏面に沿って移動させる作用を同時に実行することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上で説明した本発明に従うオーバヘッド加熱装置によると、台車に供えられた磁力提供手段の磁力によりオーバヘッド加熱装置を溶接対象物の裏面に維持させた状態で台車を溶接対象物裏面に沿って移動させながら溶接対象物の溶接部位裏面を加熱するようになるので、オーバヘッド加熱装置の取り扱い及び設置が容易となり、作業場の床の平坦度に関係なく自由自在に移動しながら溶接部位の裏面を加熱することができる。
また、溶接作業とオーバヘッド加熱作業時放出される高熱が、保護カバーにより１次的に遮断され、磁力提供手段に形成された冷却循環路を循環するガスにより２次的に遮断及び冷却されるので、磁石提供手段の磁力が熱により喪失されることを確実に予防することができる。
従って、簡単な構成のオーバヘッド加熱装置で、作業者の疲労を最小化しながら精度よく高い生産性でオーバヘッド加熱作業が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従うオーバヘッド加熱装置を溶接対象物の裏面に装着した状態の図面である。
【図２】  本発明に従うオーバヘッド加熱装置の概略平面図である。
【図３】  磁力提供手段の一例である磁石板を示す概略図である。
【図４】  磁石板に形成された冷却循環路の一例を示す図面である。
【図５】  従来のオーバヘッド加熱装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  主板（溶接対象物）
３  スチフナ
５  溶接部位
１１  オーバヘッド加熱装置
１３  加熱トーチユニット
１５  台車
１７  駆動ホイール
１９  駆動モーター
２１  トーチ
２３  トーチホルダ−
２５  トーチユニット支持台
４１  台車の床板
４３  保護カバー
５０  磁力提供手段
５１  磁石板
５３  磁石
６１  冷却循環路
６３  酸素タンク
６５  燃料タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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