KR100780011B1 - 용접장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배관의 접합용접에 있어서, 배관의 접합단면의 위치와 용접용전극의 위치를 용이하고 정확하게 일치시키고, 양호한 용접을 할 수 있는 용접장치 및 방법을 제공한다. 피용접 배관을 접합용접하는 장치에서 용접용 전극을 가지는 전극부와 피용접 배관을 파지하는 고정 클램프를 가지는 용접 장치 본체와, 전극위치 표시수단을 구비하되, 전극위치 표시수단은 용접용 전극에 대응하는 위치의 피용접 배관에 표시광을 조사할 수 있도록 되어 있다.

Description

용접장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WELDING}
도 1은 본 발명의 용접 장치의 일 실시형태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용접장치의 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 종래의 용접 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 용접 장치의 요부확대도이다.
도 5는 도3에 도시된 용접 장치의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
2 전극부 10 레이저 광조사위치 10 레이저 광조사위치 22 용접용전극 61 레이저 발진기 71 레이저 광통과부 L,L1 레이저광(표시부) S 약밀폐공간
본 발명은 배관을 결합시켜 용접하는 용접장치 및 방법에 관한 것이다.
가스공급 배관을, 예컨대 가스 야드 내의 가스 공급원으로부터 클린룸 내에 사용처까지 장치하는 경우에는, 가스야드, 건조물의 벽면, 건조물 내부의 파이프 스페이스, 클린룸바닥 등에 배관을 고정한다.
공급배관은 통상, 건조물이나 실내의 벽면등을 따라 설치되기 위하여 배관의 일부가 다른 배관에 대하여 수직 또는 수평으로 설치된다. 배관의 설치 위치를 비교적 자유롭게 선택할 수 있는 경우, 예를 들면 클린룸의 바닥에 설치하는 경우와 마찬가지로, 배관은 크린룸의 격벽에 대하여 평행하게 또는 수직하게 주로 설치된다. 배관의 일부를 다른 배관에 대하여 비스듬하게 설치하면, 공간의 손실이 발생함과 동시에 유지보수 작업이 어렵게 되고, 더 나아가 미관을 훼손하게 된다.
공급배관의 설치에 있어서는 배관의 청정도를 고려하여, 설치 현장에서의 용접을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 청정도가 관리된 클린부스 등에서 복수의 배관이 용접에 의해 연결된 유니트 배관을 제작하고, 이 유니트 배관을 설치현장의 각 설치장소에 맞추어 용접하는 방법을 주로 채택한다.
배관을 용접하는 방법으로서는 일본공개특허 2000-334564호에 기재된 방법이 있다. 이 특허는 레이저광의 발광부와 수광부를 가지는 개선 센서를 사용하고, 레이저광을 배관 단부의 개선에 조사하며, 개선을 투영하여 수광부에 도달된 레이저광을 바탕으로 개선형상을 검출하고, 검출된 개선의 위치에 따라서 용접 토치를 배치하고, 배관의 용접을 행하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 종래기술은 개선을 투영하여 수광부에 도달한 레이저광을 기초로 개선위치를 검출하기 때문에 개선위치의 검출정도가 낮아지고, 용접위치가 배관 단부와 어긋나는 경우도 있다.
도 3 내지 도5는 배관을 용접하는데 사용되는 용접장치의 예를 나타낸다. 도시된 용접장치는 헤드부(1), 전극부(2), 피용접배관(4,5)를 파지하는 고정클램프(3) 및 고정클램프(3)에 설치된 커버판(9)을 구비하고 있다. 헤드부(1)은 기부(11)와, 기부(11)의 양단에서 상부로 신장된 제 1 및 제 2 연장부(12, 13) 을 구비하고 있다. 전극부(2)는 원호상의 회전부재(21)과, 상기 회전부재(21)에 설치된 용접용 전극(22)을 구비하고 있다. 고정클램프(3)는 제 1 및 제 2 클램프부(31, 32)를 구비하고 있다. 제 1 클램부(31)는 일 방향의 피용접 배관(4)을 파지하기 위한것으로, 피용접 배관(4)을 상하로부터 끼워넣는 제 1 및 제2 파지부(33, 34)을 구비하고 있다. 제 2 클램프부(32)는 다른 방향의 피용접 배관(5)를 파지하는 것으로, 상하부에서 피용접 배관(5)을 상하로 끼워넣는 제 1 및 제 2 파지부(37, 38) 구비하고 있다.
제 1 파지부(33, 37)는 각각 피용접 배관(4, 5)의 외주면을 따라 배관을 지지하는 오목부(33a, 37a)가 있는 판상으로 형성되어 있다. 제 2 파지부(34, 38)은 각각의 피용접 배관(4, 5)의 외주면을 따라 배관을 지지하는 오목부(34a, 38a)를 갖는 판상으로 형성되어 있다.
커버판(9)은 피용접 배관(4, 5)이 결합되는 단면(4a, 5a)의 위치를 시각적으로 확인하기 위한 위치 확인용 개구(91)을 가지는 커버판 본체(92)와 개구(91)을 덮는 투명한 보호판(93)을 구비하고 있다.
이 용접장치는 피용접배관(4, 5)의 접합단면(4a, 5a)을 헤드부(1), 고정클램프(3) 및 커버판(9)에 의해 둘러싸여진 거의 밀폐된 공간(S) 내에 배치하는 것이 가능하다.
이어서, 상기 용접장치를 사용하여 피용접배관(4)과 피용접배관(5)를 접합시켜 용접하는 방법에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 것처럼, 사전에 제1 클램프부(31)의 외면과 용접용전극(22)의 거리(a1)을 측정함과 동시에, 제 2 클램프부(32)의 외면과 용접용전극(22)의 거리(a2)를 미리 측정해둔다. 피용접배관(4)의 접합단면(4a)로부터 거리(a1)만큼 이격된 위치에 펜 등을 사용하여 위치표시(가상선; 51)를 한다. 마찬가지로, 피용접배관5의 접합단면(5a)로부터 거리(a2)만큼 이격된 위치에 위치표시(가상선;51)를 한다.
위치표시(51, 51)의 위치를 각각 클램프부(31, 32)의 외면에 맞추어, 피용접배관(4, 5)를 헤드부(1)의 연장부(12, 13) 사이에 배치하고, 클램프부(31, 32)에 의해 파지한다. 이에 의해, 피용접배관(4, 5)는 접합단면(4a, 5a)이 서로 맞댄 상태로 위치결정된다.
피용접배관 (4, 5)의 접합단면(4a, 5a)과 피용접전극(22)의 위치, 즉 배관(4, 5)의 축방향 위치(이하, '축방향 위치'라고 함)를 일치시키는 것은 양호한 용접을 행하기 위하여 중요하다. 상기 방법에서는, 위치표시(51, 51)의 위치를 클램프부(31, 32)에 맞춤으로써 피용접 배관 (4, 5)의 축방향의 위치를 결정할 수 있다. 피용접배관(4, 5)을 위치결정하는 단계에서, 접합단면(4a, 5a)의 축방향 위치가 용접용 전극(22)의 축방향 위치와의 일치 여부를 개구(91)를 통하여 시각적으로 확인하는 것이 가능하다.
양호한 용접을 위해서는 접합단면(4a, 5a)과 용접용 전극(22)와의 축방향 위치의 차이는, 배관(4, 5)의 두께가 1/2이하인 것이 좋은데, 통상 1 ㎜ 이하 (바람직하게는 0.5 ㎜)가 적당하다. 상기 위치결정 후, 전극부(2)를 피용접배관(4, 5)의 둘레방향을 따라 회전시키면서, 용접용전극(22)를 이용하여 접합 단면(4a, 5a)을 모든 둘레에 걸쳐 용접한다. 이에 따라, 피용접배관(4, 5)가 접합용접된다.
용접장치에 있어서 용접용 전극의 위치는 장치에 따라 다양하며, 장치에 따라서는 용접용전극이 2개의 클램프부 사이의 중앙위치가 아니라, 어느 하나의 클램프부 부근에 설치되어 있는 경우가 있다. 이 때문에, 사용하는 용접장치의 방향에 맞추어, 매번 위치표시(가상선;51)를 형성하는 것이 필요한 경우가 있다
그러나, 배관설치 현장에서 용접을 하는 경우에는, 작업공간 등의 작업환경이 양호하지 않은 경우가 많기 때문에, 위치표시(51)를 정확한 위치에 또한 적절한 폭으로 형성하는 것이 용이하지 않다.
위치표시(51)의 형성위치가 부정확하게되면, 피용접배관(4, 5)의 위치결정의 정도가 저하되고, 용접 불량이 발생하기 쉽다. 또한, 위치표시(51)가 과도하게 굵으면, 피용접배관(4, 5)의 위치결정이 부정확하게 될 우려가 있다. 위치표시(51)이 과도하게 가늘어지면 시각적으로 확인하는 것이 어려워지고, 피용접배관(4, 5)의 위치결정 작업이 어려워 진다.
또한, 전극과 배관 사이에는 통상 5~3 ㎜정도의 간격이 있기 때문에, 개구(91)을 통하여 접합단면(4a, 5a)의 축방향위치를 확인할 때에, 이 축방향 위치를 정확하게 파악하기 위해서는 피용접 배관(4, 5)의 정면방향(축방향에 대하여 수직인 방향)에서 확인하는 것이 필요하다. 그러나, 배관 설치 현장에 있어서, 작업공간이 한정되어 있는 경우에는, 정면방향에서 확인하는 것이 어려운 경우도 있다. 또한, 배관설치현장이 어둡기 때문에 확인작업이 어려워지는 경우가 있다. 이 때문에, 접합단면(4a, 5a)과 용접용전극(22)의 축방향위치를 정확히 일치시키는 것이 용이하지 않았다.
접합단면(4a, 5a)와 용접용 전극(22)의 축방향 위치가 어긋나면, 접합단면(4a, 5a)에 있어서 용접금속이 배관 내면까지 도달하지 않고, 접합단면(4a, 5a) 사이에 해당하는 위치의 배관 내면에 이들 배관의 간극으로 된 오목부가 형성된다. 이 경우에는, 파티클 등이 이 오목부에 축적되기 쉬워지고, 공급가스에 피티클 등의 불순물이 혼입될 우려가 있다.
또한, 공급가스가, 반도체 제조 등에 이용되는 부식성의 가스인 경우에는 상기 오목부에서 배관이 부식되고, 이 부식에 의해 생성된 금속부식 생산물이 공급가스에 혼입될 우려도 있다.
상기위치의 차이에 의해 용접에 불량이 발생된 경우에도, 용접부의 외관은 용접상태가 양호한 경우와 다르지 않은 경우도 있기 때문에, 용접이 불량한 배관을 식별하는 것은 어렵다. 또한, 개선형상이 V형이나 U형인 경우에는 전극의 타겟 위치가 관의 축방향과 어긋나는 경우에는 전극과 배관의 거리가 정상적인 경우와 다르게 되기 때문에, 아크 전압을 감시하는 것에 의해 위치 차이가 양호한지 불량한지 판정하는 것은 가능하지만, I형 접합용접의 경우에는 위치차이가 발생하여도 배관과 전극의 간격이 변화하지 않기 때문에, 아크 전압을 감시하여도 용접이 양호한지 불량한지를 판정하기가 어렵다.
따라서, 양호한 용접을 확실하게 할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 특히, 반도체 제조용에 사용되는 초고순도가스, 독성가스(아르신 등), 가연성가스(시레인 등)에 사용되는 공급배관에는 배관으로부터의 가스 누출이나 불순물 혼입을 방지하 기 위하여 확실하게 용접하는 것이 요구되고 있다.
본발명은, 상기 사정에 감안한 것으로, 배관의 접합 용접을 함에 있어서, 배관이 접합단면의 위치와 용접용 전극의 위치를 용이하게 정확히 일치시키고, 양호한 용접이 가능한 용접장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 용접장치,는 두개의 피용접 배관을 접합용접하는 장치에 있어서, 용접용 전극을 가지는 전극부와 피용접배관을 파지하는 고정클램프를 갖는 용접장치본체와, 피용접배관에 대하여 용접용 전극의 위치를 표시하는 전극위치 표시수단을 구비하고, 전극위치표시수단이 피용접 전극에 따라서 위치의 피용접 배관에 표시광을 조사하는 것이 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
전극위치 표시수단은 조사위치가 용접용 전극의 배관 축방향 위치에 일치하도록 표시광을 피용접 배관에 조사할 수 있는 것이 바람직하다. 용접장치 본체는 접합 단면을 포함하는 부분의 피용접 배관을 거의 밀폐공간 내에 배치하는 것이 가능하도록 구성할 수 있다. 전극위치 표시수단은 용접장치 본체에 착탈이 가능하도록 부착하는 것이 바람직하다. 본발명의 용접장치는 용접장치 본체에 전극위치 표시수단에서 표시광이 용접장치 본체 내부에 도달하는 광통과구가 형성되며, 이 광통과구의 내경은 전극위치 표시수단으로부터 발산되는 표시광의 최단경보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 용접방법은 두개의 피용접 배관을 용접용 전극을 가지는 용접장치 를 이용하여 접합용접하는 방법에 있어서, 용접용 전극에 따라서 위치의 피용접 배관에 표시광을 조사하고, 표시광의 조사위치에 따라서 피용접배관의 위치를 결정한 후에 용접용 전극을 이용하여 용접하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 용접장치의 일실시형태를 나타낸 도면이다.
이하의 설명에 있어서, 도 3 내지 도 5에 도시된 종래기술과의 공통부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 그 설명은 생략하도록 한다.
여기에 도시된 용접장치는 피용접배관(4, 5)에 대하여 용접용 전극(22)의 축방향 위치를 표시하는 전극위치표시수단(6)을 구비하는 점에서 상기 종래의 장치와 다르다. 이 용접장치는 용접장치본체(8)와 용접장치본체(8)에 부착되어 있는 전극위치 표시수단(6)을 구비하고 있다. 용접장치본체(8)은 헤드부(1)과, 전극부(2)와, 피용접 배관(4, 5)를 파지하는 고정클램프(3)과 고정클램프(3)에 설치된 커버판(9)와 커버판(9)에 설치된 부착부(7)를 가진다.
헤드부(1)은 기부(11)와 기부(11)의 양단에서 위로 연장된 제 1 및 제2 연장부(12, 13)를 구비하고 있다. 전극부(2)는 피용접 배관(4, 5)의 둘레방향으로 회전 하는 원호 형태의 회전부재(22)와, 회전부재(21)에 설치된 용접용전극(22)를 구비하고 있다. 용접용 전극(2)은 회전부재(21)의 내부로 돌출되도록 형성되어 있다. 전극부(2)는 배관 둘레방향으로만 이동하고, 배관축 방향과 지름방향으로는 이동하지 않는 구조로 되어 있다.
고정클램프(3)은 헤드부(1)의 일방향에 설치된 제 1 클램프부(31)과 헤드부의 타방향에 설치된 제 2 클램프부(32)를 구비하고 있다. 제 1 클램프부(31)은 일방향의 피용접 배관(4)를 파지하기 위한 것으로써, 피용접배관(4)를 상, 하에서 끼워넣는 제 1 및 제 2 파지부(33, 34)를 구비하고 있다. 제 1 클램프부(32)는 타방향의 피용접 배관(5)를 파지하기 위한 것으로써, 피용접 배관(5)를 상, 하에서 끼워넣는 제 1 및 제 2 파지부(37, 38)을 구비하고 있다. 제 1 파지부(33, 37)은 각각 피용접배관(4, 5)의 외주면을 따라 배관을 지지하는 오목부(33a, 37a)를 가지는 판 형태로 형성되어 있고, 제 2 파지부(34, 38)은 각각 피용접 배관(4, 5)의 외주면을 따라 배관 지지 오목부(34a, 38a)을 가지는 판 형태로 형성되어 있다.
커버판(9)는 피용접배관(4, 5)의 접합단면(4a, 5a)의 위치를 시각적으로 확인하기 위한 위치확인용개구(91)을 가지는 커버판 본체(92)와, 개구(91)을 덮는 투명한 보호판(93)을 구비하고 있고, 제 2 파지부(34)의 상부에 부착되어있다. 커버판(9)은 제 2 파지부(34)의 상부에서 제 2 파지부(38)의 상부에 걸쳐 형성되어 있다. 보호판(93)에는 전극위치표시수단(6)에서 레이저광을 본체98) 내에 전달하는 레이저광 통과구(94)가 형성되어 있다. 레이저광통과구(94)는 축방향 위치가 용접용전극(22)의 축방향 위치와 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 부착부(7)은 바닥이 있는 통모양으로 형성되고, 보호판(93)의 상면에 설치되어 있다. 부착부(7)의 저부에는 전극위치표시수단(6)에서 레이저광(후술)을 본체(8) 내에 전달하는 레이저광통과구(71)가 형성되어 있다. 레이저광통과구(71)의 형상은 정원 형상, 정다각형 형상 등으로 이루어 질 수 있다. 레이저광 통과구(71)의 내경(예를 들면 최대 지름)은 전극위치표시수단(6)에서 발산되는 레이저광의 최소 지름보다 작게 할 수 있다. 용접장치본체(8)은 피용접배관(4, 5)의 접합단면(4a, 5a)을 기부(11), 제 1 연장부(12), 제 2 연장부(13), 제 1 클램프부(31), 제 2 클램프부(32) 및 커버판(9)에 의해 둘러싸여진 거의 밀폐된 공간(S)에 배치할 수 있다.
전극위치 표시수단(6)은 레이저발진기(표시광조사수단; 61)과 레이저발진기(61)에서 레이저광이 출사하는 출사부(62)를 구비하고 있고, 용접용 전극(22)에 따라서 축방향 위치에 피용접 배관(4, 5)에 레이저광을 조사할 수 있게되어 있다. 전극위치표시수단(6)은 출사부(62)를 개재하여 부착부(7)에 고정될 수도 있고, 부착부(7)에 대해 착탈가능하도록 설치될 수도 있다.
상기 용접장치는, 전극부2를 배관둘레방향으로 회전구동시키는 모터 등의 구동수단(미도시)과, 용접시이 전류값 등이 용접조건을 제어하는 제어부(미도시)를 구비한 자동용접장치로 하는 것이 바람직하다.
상기 용접장치를 사용하여 피용접배관(4)와 피용접배관(5)를 접합용접하는 방법에 대하여 설명한다.
사전에, 제어부(미도시)에 있어서, 용접용 전극(22)의 회전에 의해 변화되는 용접자세( 상향, 하향 및 횡향 자세 등)에 따른 용접 조건(전류치, 용접시간, 용접 속도, 분위기 퍼지 시간, 펄스 시간 등)을 설정해둔다. 피용접 배관(4, 5)를 헤드부91)의 연장부(12, 13)사이에 배치한다. 이 때, 아래에 나타내듯이,피용접 배관(4, 5)의 접합단면(4a, 5a)과 용접용 전극(22)의 위치(배관의 축방향 위치)가 일치하는지의 여부를 확인한다. 도 2에 도시된 것과 같이, 전극위치 표시수단(6)의 레이저 발진기(61)을 이용하여, 레이저광(표시광; L)을 출사부(62)에서 출사시킨다. 레이저광(L)은 피용접배관(4, 5)의 축방향에 대하여 거의 수직한 방향으로 출사부(7)의 레이저광 통과구(71), 커버판(9)의 레이저광통과구(94)를 지나 피용접배관(4, 5)에 조사된다. 레이저광(L)은 용접용 전극(22)에 따른 위치의 피용접 배관(4, 5)에 조사된다.
이 단계에서,피용접 배관(4, 5)를 레이저광 조사위치(10)에 대응하여 위치를 결정할 수 있다. 즉, 접합단면(4a, 5a)과 레이저광조사위치(10)의 축방향 위치가 일치하지 않는 경우, 피용접 배관(4, 5)를 축방향을 따라 이동시켜 접합단면(4a, 5a)의 축방향 위치를 레이저광 조사위치(10)에 일치시킨다. 이에 따라, 접합단면(4a, 5a)과 용접용전극(22)의 축방향 위치는 정확하게 일치한다. 접합 단면(4a, 5a) 및 레이저광 조사위치(10)는 기부(11), 제 1 연장부(12), 제 2 연장부(13), 제 1 클램프부(31), 제 2 클램프부(32) 및 커버판(9)에 의해 둘러싸여진 거의 밀폐된 공간(S) 내에 있음에도 불구하고 커버판(9)의 개구(91)을 통하여 시각적으로 확실하게 확인하는 것이 가능하다.
이어서, 피용접배관(4, 5)를 클램프부(31, 32)의 제 1 파지부(33, 37)과 제 2 파지부(34, 38)에 의해 파지한다. 이에 따라, 피용접 배관(4, 5)는 접합단면(4a, 5a)이 서로 접합된 상태로 위치결정된다. 다음으로, 피용접 본체(8)의 거의 밀폐된 공간(S)내부를 실드 가스로 치환하고, 전극부(2)를 피용접 배관(4, 5)의 둘레방향을 따라 회전하면서 용접용 전극(22)를 사용하여 접합단면(4a, 5a)를 전체둘레에 걸쳐 아크용접 등에 의해 용접한다. 용접시에는, 상기 제어부를 이용하여 용접 조건을 최적화 시키고 전극부(2)를 구동함으로써 피용접 배관(4, 5)을 자동용접하는 것이 바람직하다.
상기 용접장치에서는 용접용 전극(22)에 대응하는 위치의 피용접 배관( 4, 5)에 레이저광(L)을 조사하는 전극위치 표시수단(6)을 구비하고 있기 때문에 다음과 같은 효과가 있다.
1. 용접용 전극(22)의 위치에 대응하여 피용접 배관(4, 5)를 위치 결정함으로써, 접합단면(4a, 5a)를 용이하게 또한 정확하게 용접용 전극(22)에 대응된 위치에 배치하는 것이 가능하다. 따라서, 용접용 전극(22)에 의해 접합 단면(4a, 5a)를 확실하게 용접하는 것이 가능하고, 용접불량을 방지할 수 있다. 특히, 용접의 양호여부를 판정하는 것이 어려운 I형 접합용접의 경우에도 용접불량을 확실하게 방지할 수 있다. 이에 대해서, 배관을 투영하여 수광부에 도달하는 레이저광을 기초로 단부위치를 검출하는 종래 방법에서는 배관에 조사되지 않고 수광부에 도달된 레이저광량을 기초하여 간접적으로 배관단부 위치를 검출하기 때문에 위치검출정도가 낮아지고, 용접위치가 배관단부로부터 어긋나는 경우가 있다.
2. 레이저광(L)의 조사에 의해 피용접 배관(4, 5)의 위치를 결정하기 때문에, 어두운 작업환경하에서도 조사위치(10)를 확인하기 쉽고, 위치결정의 작업이 용이하다.
3. 피용접 배관(4, 5)상의 레이저광 조사위치(10)와 접합단면(4a, 5a)의 상대위치에 따라 피용접 배관(4, 5)의 위치를 결정하는 것이 가능하기 때문에, 관찰 위치와 관계없이 이 상대 위치를 정확하게 파악하는 것이 가능하다. 따라서, 작업 공간 상의 제약에 의해 정면 위치에서의 배관위치를 확인하는 것이 어려운 경우에도 정확한 위치결정이 가능하다.
4. 상기 용접장치는 도 3에 보여진 종래장치에 대해, 부착부(7)와 전극위치 표시수단(6)이 부가된 구성을 가지기 때문에, 종래장치를 기초로하여 용이하게 제작할 수 있기 때문에 경비절감을 도모할 수 있다.
피용접 배관(4, 5)의 위치를 결정하는 단계에서는, 용접장치 본체(8)에 대한 전극위치표시수단(6)의 부착위치의 미세한 어긋남등에 인해, 레이저광(L)의 위치가 소정위치로부터 어긋나 버릴 수 있다. 또한, 레이저 발진기(61)는, 저렴한 레이저포인터를 이용하는 것도 가능하지만, 이 경우에는 피용접배관(4, 5)에 조사되는 레이저 광(L)의 단면형상이 정원이 아닌 타원이 되고, 조사되는 레이저광(L)의 정확한 위치를 확인하는 것이 어렵게 될 수도 있다.
도 2에 따르면, 상기 용접장치에서는 레이저광통과구(71)의 내경을 레이저 발진기(61)에서 출사되는 레이저광(출사 레이저광;L1)의 최단 지름보다 작게 하므로써, 출사된 레이저광(L1)의 위치가 어긋난 경우에도 피용접 배관(4, 5)에 조사되는 레이저광(조사 레이저광;L2)의 위치가 레이저광 통과구(71)에 대응된 위치가 된다. 따라서, 조사된 레이저광(L2)의 조사위치(10)를 일정하게 할 수 있다. 또한 조 사레이저광(L2)의 형상을 레이저광통과구(71)에 대응된 형상(예컨대, 정원)이 되게 할 수 있고, 조사 레이저광(L2)을 쉽게 확인할 수 있다. 따라서, 피용접 배관(4, 5)의 위치결정시의 정도를 높일 수 있다. 또한, 저렴한 레이저포인트를 이용한 경우에도, 조사 레이저광(L2)를 쉽게 확인할 수 있기 때문에 저비용화가 가능하다.
전극위치표시 수단(6)은 레이저광조사위치(10)가 용접용전극(22)의 축방향 위치에 일치하도록, 레이저광을 피용접 배관(4, 5)에 조사하도록 되어 있기 때문에 접합단면(4a, 5a)를 레이저광 조사위치(10)에 일치시킴으로써, 접합단면(4a, 5a)와 용접용 전극(22)의 축방향 위치를 일치 시킬 수 있다. 따라서, 피용접 배관(4, 5)의 위치 결정이 용이해진다.
상기 용접장치에서는 접합 단면(4a, 5a)이 거의 밀폐된 공간(S) 내에 배치되지만, 레이저광 조사에 의해 용접용 전극(22)의 위치를 피용접 배관(4, 5) 상에 직접표시하기 때문에 전극(22)의 위치를 눈으로 확인하기 쉽고, 피용접 배관(4, 5)의 위치를 맞추는 것이 용이하다.
지름이 다른 복수의 배관에 적용하기 위해서는, 피용접 배관(4, 5)의 지름에 따라서 복수의 용접 장치본체(8)을 사용하는 것이 필요하다. 상기 용접 장치에서는 전극위치표시 수단(6)이 용접장치 본체(8)에 착탈되도록 함으로써, 용접장치본체(8)에 대응한 수만큼의 전극위치표시 수단(6)을 준비할 필요가 없어진다. 예컨대, 하나의 전극위치 표시수단(6)을 복수개의 용접장치 본체(8)에 공유하는 것이 가능해진다. 따라서, 비용 측면에서 유리하다.
상기 용접방법은 용접용 전극(22)에 대응하는 위치의 피용접 배관(4, 5)에 레이저광을 조사하고, 레이저광 조사위치(10)에 따라서 피용접 배관(4, 5)의 위치를 결정한 후에, 용접을 실시하기 때문에 접합 단면(4a, 5a)를 용이하게 또한 정확하게 용접용 전극(22)의 위치에 배치할 수 있다. 따라서, 접합 단면(4a, 5a)을 확실하게 용접할 수 있으며, 용접 불량을 방지할 수 있다.
더 나아가서, 지름이 다른 복수개의 배관에 대응하기 위해, 각 배관의 지름에 대응한 길이의 클램프부(31, 32)를 복수개 준비해두고, 용접해야할 배관에 따라서, 그 배관에 적합한 클램프부(31, 32)를 선택사용하는 것도 가능하다. 이에 따라서, 공통의 헤드부(1)을 지름이 다른 복수의 배관에 사용할 수 있다. 또한, 미리 피용접 배관(4, 5)를 용접 등에 의해 서로 가고정하여 피용접 배관(4, 5)를 연결한 후에 피용접 배관(4, 5)의 위치를 결정할 수도 있다. 특히 피용접배관(4, 5)의 지름이 큰 경우에는 배관 외경과 클램프부(31, 32) 내경의 차이가 크게나기 쉽고, 쉽게 위치가 어긋날 수 있기 때문에 피용접 배관(4, 5)를 가고정하는 방법은 유효하다. 피용접 배관(4, 5)의 가고정 여부는 피용접 배관(4, 5)가 고정클램프(3)에 의해 장치에대해 확실히 위치가 결정되는지의 여부에 따라 결정하면 된다.
상기 실시예에서는 보호판(93)에 설치된 부착부(7)에 전극위치 표시수단(6)이 부착되는 구성을 예시하였으나, 전극위치 표시수단(6)의 부착위치는 피용접 배관(4, 5)에 레이저광을 조사할 수 있는 위치라면 임의로 변경할 수도 있다. 예를 들면, 헤드부(1)에 부착부 및 레이저광 통과구를 형성하는 것도 가능하다. 나아가서, 부착부(7)은 위치결정조정 나사등으로 위치를 미세 수정할 수 있는 구조로 하면, 레이저광 통과구(71)의 위치를 용이하게 최적화할 수 있다. 또한, 본발명에서 사용하는 표시광은 레이저광에 한정하지 않고 다른 광원을 사용할 수도 있다.
본 발명의 용접장치는 용접용 전극에 따른 위치에 피용접 배관에 표시광을 조사하는 전극위치 표시수단을 구비하고 있기 때문에 다음과 같은 효과가 있다.
표시광 조사위치에 따라서 피용접 배관의 위치를 결정함으로써 접합단면을 용이하게 또한 정확하게 용접용 전극에 대응되는 위치에 배치할 수 있다. 따라서, 용접용 전극에 의해 접합단면을 정확하게 용접할 수 있고, 용접불량을 방지할 수 있다. 특히, I형 접촉 용접의 경우에는 현저한 효과를 얻을 수 있다.
표시광의 조사에 의해 피용접 배관의 위치를 결정하기 때문에, 조사위치를 용이하게 확인하며, 어두운 작업환경하에서도 위치 결정 작업이 용이하다.
피용접 배관 상의 표시광조사위치와 접합 단면의 상대위치에 근거하여 피용접 배관의 위치를 결정할 수 있기 때문에 관찰위치에 관계없이 그 상대위치를 정확하게 파악할 수 있다. 따라서, 작업공간 상의 제약에 의해 정면위치에서의 배관위치 확인이 어려운 경우에서도 정확한 위치결정이 가능하다.

Claims (6)

  1. 2개의 피용접 배관을 접합용접하는 장치에 있어서,
    용접용 전극을 갖는 전극부와, 피용접 배관을 파지하는 고정 클램프를 갖는 용접장치 본체와,
    상기 피용접 배관에 대한 상기 용접용 전극의 위치를 나타내는 전극위치 표시수단을 구비하되,
    상기 전극위치 표시수단은 상기 용접용 전극에 따른 위치의 상기 피용접 배관에 표시광을 조사하는 것이 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극위치 표시수단은, 조사위치가 상기 용접용 전극의 배관축 방향에 일치하도록 상기 표시광을 상기 피용접 배관에 조사할 수 있도록 되어있는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 용접장치의 본체는, 접합 단면을 거의 밀폐된 공간 내에 배치할 수 있도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극위치 표시수단은 상기 용접장치 본체에 대해 자유롭게 탈착되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 용접장치 본체에는, 상기 전극위치 표시수단으로부터의 상기 표시광을 상기 용접장치 본체 내부로 전달하는 광통과구가 형성되고, 이 광통과구의 내경이 상기 전극위치 표시수단으로부터 출사되는 표시광의 최단경보다도 작게 되어있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  6. 두 개의 피용접 배관을 용접용 전극을 갖는 용접장치를 사용하여 결합용접하는 방법에 있어서,
    상기 용접용 전극에 따른 위치의 피용접 배관에 표시광을 조사하고, 상기 표시광의 조사위치에 따라서 피용접 배관의 위치를 결정한 후에 상기 용접용 전극을 사용하여 용접하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
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