KR100823551B1 - Apparatus and method for pipe automatic welding - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 LNGC 파이프 전자세 용접장비의 용접방법을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a welding method of a conventional LNGC pipe electric field welding equipment.
도 2는 본 발명에 따른 파이프 자동용접장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a pipe automatic welding apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 자동용접장비 제어기의 구성도이다.3 is a block diagram of an automatic welding equipment controller according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 파이프의 각 구간을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing each section of the pipe according to the present invention.
도 5a는 본 발명의 상진용접시의 용접상태도이다.5A is a welding state diagram of the upstream welding of the present invention.
도 5b는 본 발명의 하진용접시의 용접상태도이다.5B is a welding state diagram in the lower welding process of the present invention.
도 6은 본 발명의 용접펄스와 와이어 공급속도와의 관계를 나타낸 파형도이다.6 is a waveform diagram showing the relationship between the welding pulse and the wire supply speed of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 모니터 110 : 공유기100: monitor 110: router
120 : LVS 제어기 130 : 자동용접장비 제어기120: LVS controller 130: automatic welding equipment controller
130a : 동작 제어기 130b : D/A 변환기130a:
130c : 메인 제어 컴퓨터 130ca : 프로그램 제어부130c: main control computer 130ca: program control unit
130cb : 용접조건 데이터베이스 130d : 입출력 모듈130cb:
140 : 냉각수 순환기 150 : 용접기 140: coolant circulator 150: welding machine
160 : 자동용접장비 160a : 몸체 구동부 160:
160b : 용접토치 170 : LVS 160b: welding torch 170: LVS
180 : 파이프 180a : 레일 180:
180b : 그루브 190 : 구동모터 180b: Groove 190: Drive Motor
200 : 펜던트 210 : 리미트 센서200: pendant 210: limit sensor
300 : 파이프 400 : 용접토치300: pipe 400: welding torch
500 : 용접펄스 600 : 와이어 피딩율500: welding pulse 600: wire feeding rate
본 발명은 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법에 관한 것으로, 특히 파이프 전자세 자동용접장치를 이용하여 용접을 수행하는 경우에 일측 방향으로 용접을 수행하면서도 작업효율을 증가시키는 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic pipe welding device and a welding method thereof, and more particularly, to an automatic pipe welding device and a welding method thereof, in which the welding efficiency is increased while performing welding in one direction, when the welding is performed using the pipe automatic welding device. It is about a method.
도 1은 종래의 LNGC 파이프 전자세 용접장비의 용접방법을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, LNGC 파이프 전자세 용접장비는 용접토치(20)가 파이프(10)의 그루브(10a)의 시작점에서 시작하여 a 방향으로 진행하면서 하진용접을 수행한다. 하 진용접을 진행하면서 반환점에 이르면 하진용접을 종료하고, 용접작업을 수행하지 않으면서 시작점으로 다시 돌아온다. 시작점으로 돌아온 후에는, 다시 b 방향으로 진행하면서 하진용접을 수행하여 반환점에 이르면 하진용접을 종료한다. 따라서, 상진용접은 수행하지 않으면서 하진용접만을 수행한다.1 is a view showing a welding method of a conventional LNGC pipe electric field welding equipment. Referring to FIG. 1, the LNGC pipe electric field welding equipment performs the lower welding while the
파이프(10)의 주위를 한 방향으로 완주하면서 용접하기 위해서는 하진용접 후에 상진용접을 수행하여야 하므로 용접작업 중에 용접조건 데이터 값이 변경되어야만 한다. 그러나, 현재까지는 상진용접에 관한 조건이 명확히 정해진 바가 없고, 용접작업 중에 용접조건 데이터 값이 변경되어야 하는 구간에 대한 정리가 없어 이러한 방법을 이용하여 하진용접에 관한 조건만으로 파이프 전체를 용접하고 있다.In order to weld while completing the circumference of the
따라서, 아무런 용접작업을 하지 않으면서 반환점에서 시작점으로 돌아와야 하기 때문에, 시간이 손실될 뿐만 아니라 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 용접 이음부 2곳이 하나의 용접 심이 생기기 때문에 용접불량 발생율이 높아지는 문제점이 있다.Therefore, since it is necessary to return from the return point to the starting point without performing any welding work, there is a problem that not only the time is lost but the work efficiency is lowered. In addition, since two welding joints generate one welding seam, there is a problem in that a welding defect occurrence rate is increased.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 특히 파이프 둘레를 다수개의 구간으로 구분하고, 각 구간의 용접조건에 따라 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 용접을 연속적이고 효율적으로 수행할 수 있게 하는 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, in particular, the pipe periphery divided into a plurality of sections, according to the welding conditions of each section to complete the pipe circumference in one direction from the starting point of welding to perform welding continuously and efficiently An object of the present invention is to provide an automatic pipe welding device and a welding method thereof.
본 발명은 LVS 및 LVS 제어기를 포함하는 파이프 자동용접장치에 있어서, 파이프 단면의 중심을 기준으로 파이프 둘레를 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구분하여 상기 각 구간의 용접 시작점과 용접 종료점을 설정하고, 상기 제1구간, 제2구간 및 제3구간에 해당하는 용접속도, 용접 피크전류, 용접 베이스전류, 피크 듀티율, 위빙폭, 드웰시간, 와이어 피딩 및 와이어 피딩율에 관한 용접조건 데이터 값을 상기 용접조건 데이터베이스에 입력하는 프로그램 제어부; 상기 프로그램 제어부가 입력한 상기 용접조건 데이터 값이 저장된 용접조건 데이터베이스; 및 상기 용접조건 데이터베이스에 저장된 상기 용접조건 데이터 값을 상기 프로그램 제어부에 의해 전달받아, 제1구간의 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 제3구간의 용접 종료점까지 용접을 수행하는 자동용접장비;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 자동용접장치를 제시한다.The present invention provides an automatic pipe welding device including an LVS and an LVS controller, wherein the pipe periphery is divided into a first section, a second section, and a third section on the basis of the center of the pipe cross section, and the welding start point and the welding end point of each section are provided. Welding condition data values for welding speed, welding peak current, welding base current, peak duty rate, weaving width, dwell time, wire feeding and wire feeding rate corresponding to the first, second and third sections. A program control unit for inputting the welding condition database; A welding condition database in which the welding condition data value input by the program controller is stored; And an automatic welding device which receives the welding condition data value stored in the welding condition database by the program controller, completes the pipe circumference in one direction from the welding start point of the first section, and performs welding to the welding end point of the third section. It proposes a pipe automatic welding device comprising a.
또한, 본 발명은 파이프 단면의 중심을 기준으로 파이프 둘레를 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구분하여 상기 각 구간의 용접 시작점과 용접 종료점을 설정하는 제1단계; 상기 제1구간, 제2구간 및 제3구간에 해당하는 용접속도, 용접 피크전류, 용접 베이스전류, 피크 듀티율, 위빙폭, 드웰시간, 와이어 피딩 및 와이어 피딩율에 관한 용접조건 데이터 값을 입력하는 제2단계; 상기 제1구간의 용접 시작점으로부터 상기 제2구간의 용접 시작점까지 제1구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행하는 제3단계; 상기 제2구간의 용접 시작점으로부터 상기 제3구간의 용접 시작점까지 제2구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행하는 제4단계; 및 상기 제3구간의 용접 시작점으로부터 상기 제1구간의 용접 시작점까지 제3구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행하는 제5단계;를 포함하여 상기 제1구간의 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 제3구간의 용접 종료점까지 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 파이프 자동용접장치의 용접방법를 제시한다.In addition, the present invention comprises a first step of setting the welding start point and the welding end point of each section by dividing the pipe circumference into a first section, a second section and a third section based on the center of the pipe cross section; A welding condition data value corresponding to the welding speed, the welding peak current, the welding base current, the peak duty ratio, the weaving width, the dwell time, the wire feeding, and the wire feeding rate corresponding to the first, second, and third sections. Step 2; Performing a welding according to a welding condition data value corresponding to a first section from a welding start point of the first section to a welding start point of the second section; Performing a welding according to a welding condition data value corresponding to a second section from a welding start point of the second section to a welding start point of the third section; And a fifth step of performing welding according to a welding condition data value corresponding to a third section from a welding start point of the third section to a welding start point of the first section. The present invention proposes a welding method for a pipe automatic welding device, comprising: performing a circumference around a pipe to perform welding up to a welding end point of a third section.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 파이프 자동용접장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 파이프 자동용접장치는 LVS 제어기(120), 자동용접장비(160) 및 자동용접장비 제어기(130)를 포함한다.2 is a block diagram of a pipe automatic welding apparatus according to the present invention. 2, the pipe automatic welding device of the present invention includes an
작업자는 공유기(110)를 통하여 LVS 제어기(120)와 자동용접장비 제어기(130)를 모니터(100)에서 제어하여 용접작업을 수행할 수 있게 한다.The operator controls the
상기 LVS 제어기(120)는 LVS(170)를 제어하는데, LVS(170)가 일정한 시간간격으로 파이프(180) 그루브(180b)의 갭 변화, 단차 변화 또는 깊이 변화와 같은 형상정보를 측정하도록 제어한다.The
상기 자동용접장비 제어기(130)는 자동용접장비(160)를 제어하는데, 하기의 도 3에서와 같이 자동용접장비 제어기(130)는 동작 제어기, D/A(Digital/Analog) 변환기, 메인 제어 컴퓨터 및 입출력 모듈을 포함하고 있다.The automatic
자동용접장비(160)는 용접조건 데이터베이스에 저장된 용접조건 데이터 값을 프로그램 제어부에 의해 전달받아, 제1구간의 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 제3구간의 용접 종료점까지 용접을 수행한다. 상기 자동용 접장비(160)의 구조를 살펴보면, 상기 몸체 구동부(160a) 및 용접토치(160b)를 포함하고 있고, 상기 몸체 구동부(160a)는 장비 구동축(X축), 위빙축(Y축), 토치 상하 운동축(Z축), 토치 상하 구동축(AVC축) 및 와이어 피더 구동축(도시되지 않음)으로 연결되어 있다. 상기 몸체 구동부(160a)는 자동용접장비 제어기(130)에 의해 제어되어 파이프(180)에 설치된 레일(rail, 180a)을 따라 이동한다. 그리고, 상기 용접토치(160b)는 냉각수 순환기(140) 및 용접기(150)와 연결되어 있다. 여기서, 냉각수 순환기(140)는 용접토치(160b)를 냉각시키는데, 용접토치(160b) 주변에 열이 발생할 경우에 용접토치(160b)가 녹는 현상을 방지하기 위한 것이다. 그리고, 용접기(150)는 파이프(180) 그루브(180b)를 용접하도록 용접토치(160b)에 용접전원을 제공한다.The
LVS(170)는 일정한 시간간격으로 파이프(180)의 그루브(180b)의 형상정보를 측정하고, 몸체 구동부(160a)는 상기 LVS(170)에서 측정된 그루브(180b)의 형상정보를 받아 자동용접장비(160)를 구동시켜 상기 파이프(180)에 설치된 레일(180a)을 따라 이동하게 한다. 그리고, 용접토치(160b)는 상기 자동용접장비(160)의 몸체 구동에 따라 상기 파이프(180)의 그루브(180b)를 따라 위빙하면서 용접을 수행한다.The LVS 170 measures the shape information of the
도 3은 본 발명에 따른 자동용접장비 제어기의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 자동용접장비 제어기(130)는 동작 제어기(130a), D/A 변환기(130b), 메인 제어 컴퓨터(130c) 및 입출력 모듈(130d)을 포함하고 있다.3 is a block diagram of an automatic welding equipment controller according to the present invention. Referring to FIG. 3, the automatic
상기 동작 제어기(130a)는 구동모터(190)에 의해 자동용접장비(160)의 동작 을 제어한다.The operation controller 130a controls the operation of the
상기 D/A 변환기(130b)는 동작 제어기(130a)에서 생성된 용접전류 지령 디지털 신호를 아날로그 신호(DC 전압)으로 변환하여 용접기(150)에 보낸다.The D /
상기 메인 제어 컴퓨터(130c)는 프로그램 제어부(130ca)와 용접조건 데이터베이스(130cb)를 포함한다. 상기 프로그램 제어부(130ca)는 작업자에 의해 파이프 단면의 중심을 기준으로 파이프 둘레를 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구분하여 상기 각 구간의 용접 시작점과 용접 종료점을 설정하고, 제1구간, 제2구간 및 제3구간에 해당하는 용접속도, 용접 피크전류, 용접 베이스전류, 피크 듀티율, 위빙폭, 드웰시간, 와이어 피딩 및 와이어 피딩율에 관한 용접조건 데이터 값을 용접조건 데이터베이스에 입력한다. 여기서, 프로그램 제어부(130ca)는 LVS에서 측정된 그루브(180b)의 갭 변화, 단차 변화 또는 깊이 변화와 같은 형상정보에 따라 용접조건 데이터베이스(130cb)에서 미리 정의된 용접조건 데이터 값에서 일정한 오프셋 값을 가감한다. 또한, 상기 용접조건 데이터베이스(130cb)는 상기 프로그램 제어부(130ca)가 입력한 상기 용접조건 데이터 값이 저장되어 있다.The
상기 입출력 모듈(130d)은 용접조건 데이터 값의 입출력을 제어하는데, 펜던트(pendant, 200)와 리미트 센서(limit sensor, 210)가 연결되어 있다. 용접 파라미터 입력장치인 상기 펜던트(200)는 작업자의 스위칭 조작에 의한 ON/OFF 제어에 의하여 상기 입출력 모듈(130d)의 동작을 제어하고, 상기 리미트 센서(210)는 자동용접장비(160)의 접촉을 감지하여 입출력 모듈(130d)에 입출력되는 용접조건 데이터 값의 입출력을 제어한다.The input /
도 4는 본 발명에 따른 파이프의 각 구간을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 파이프 자동용접장치의 용접방법은 다음과 같다.4 is a cross-sectional view showing each section of the pipe according to the present invention. Referring to Figure 4, the welding method of the automatic pipe welding device is as follows.
먼저, 파이프 단면의 중심을 기준으로 파이프 둘레를 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구분하여 상기 각 구간의 용접 시작점과 용접 종료점을 설정한다. 파이프 둘레의 각 구간의 설정은 설계변경에 의해 다양하게 설정될 수 있으나, 본 발명에서는 파이프 둘레의 수직 상방을 0˚로 할 때, 파이프 둘레의 제1구간, 제2구간 및 제3구간의 범위는 각각 파이프 단면의 중심을 기준으로 -5˚~ 230˚, 230˚~ 330˚, 330˚~ 355˚로 설정하였다.First, the welding start point and the welding end point of each section are set by dividing the pipe circumference into a first section, a second section, and a third section based on the center of the pipe cross section. The setting of each section of the pipe circumference may be variously set by the design change. However, in the present invention, when the vertical upward of the pipe circumference is 0 °, the range of the first, second, and third sections of the pipe circumference is zero. Were set to -5˚ ~ 230˚, 230˚ ~ 330˚, 330˚ ~ 355˚ based on the center of the pipe cross section, respectively.
이후, 상기 제1구간, 제2구간 및 제3구간에 해당하는 용접속도, 용접 피크전류, 용접 베이스전류, 피크 듀티율, 위빙폭, 드웰시간, 와이어 피딩 및 와이어 피딩율에 관한 용접조건 데이터 값을 입력한다. Then, the welding condition data values for the welding speed, the welding peak current, the welding base current, the peak duty ratio, the weaving width, the dwell time, the wire feeding, and the wire feeding rate corresponding to the first, second, and third sections are inputted. do.
이후, 상기 제1구간의 용접 시작점으로부터 상기 제2구간의 용접 시작점까지 제1구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행한다. 도 5에서는 파이프 둘레의 수직 상방을 0˚로 할 때, -5˚지점에서 230˚지점까지 반시계 방향으로 용접을 수행하였다. 여기서, -5˚지점은 제1구간의 용접 시작점이고, 230˚지점은 제1구간의 용접 종료점이다. 제1구간의 용접 종료점은 제2구간의 용접 시작점과 같다.Thereafter, welding is performed according to a welding condition data value corresponding to the first section from the welding start point of the first section to the welding start point of the second section. In FIG. 5, when the vertical upward direction of the pipe circumference was 0 °, welding was performed in a counterclockwise direction from -5 ° to 230 °. Here, the -5 DEG point is a welding start point of the first section, and the 230 DEG point is a welding end point of the first section. The welding end point of the first section is the same as the welding start point of the second section.
이후, 상기 제2구간의 용접 시작점으로부터 상기 제3구간의 용접 시작점까지 제2구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행한다. 도 5에서는 파이 프 둘레의 수직 상방을 0˚로 할 때, 230˚지점에서 330˚지점까지 반시계 방향으로 용접을 수행하였다. 여기서, 230˚지점은 제2구간의 용접 시작점이고, 330˚지점은 제2구간의 용접 종료점이다. 제2구간의 용접 종료점은 제3구간의 용접 시작점과 같다.Thereafter, welding is performed according to a welding condition data value corresponding to the second section from the welding start point of the second section to the welding start point of the third section. In FIG. 5, when the vertical upper circumference of the pipe was 0 °, welding was performed in a counterclockwise direction from 230 ° to 330 °. Here, the 230 ° point is a welding start point of the second section, the 330 ° point is a welding end point of the second section. The welding end point of the second section is the same as the welding start point of the third section.
이후, 상기 제3구간의 용접 시작점으로부터 상기 제1구간의 용접 시작점까지 제3구간에 해당하는 용접조건 데이터 값에 따라 용접을 수행한다. 도 5에서는 파이프 둘레의 수직 상방을 0˚로 할 때, 330˚지점에서 355˚지점까지 반시계 방향으로 용접을 수행하였다. 여기서, 330˚지점은 제3구간의 용접 시작점이고, 355˚지점은 제3구간의 용접 종료점이다. 제3구간의 용접 종료점은 제1구간의 용접 시작점과 같다.Thereafter, welding is performed according to a welding condition data value corresponding to the third section from the welding start point of the third section to the welding start point of the first section. In FIG. 5, when the vertical upward direction of the pipe circumference was 0 °, welding was performed in a counterclockwise direction from the point of 330 ° to the point of 355 °. Here, point 330 ° is a welding start point of the third section, and point 355 ° is a welding end point of the third section. The welding end point of the third section is the same as the welding start point of the first section.
상기와 같은 방법으로 용접을 수행하면, 상기 제1구간의 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 제3구간의 용접 종료점까지 용접을 수행한다.When the welding is performed in the same manner as described above, the welding is performed from the start point of the first section to the end point of the third section by completing a pipe circumference in one direction.
도 5a는 본 발명의 상진용접시의 용접상태도이고, 도 5b는 본 발명의 하진용접시의 용접상태도이다.FIG. 5A is a welding state diagram of the upstream welding of the present invention, and FIG. 5B is a welding state diagram of the upsetting welding of the present invention.
도 5a와 같이, 파이프(300)의 상진용접시에는 용접토치(400) 아래에서 와이어가 공급되므로 중력에 의해 용접 진행방향과 반대방향으로 와이어가 밀려 쉽게 굳기 때문에 모재에 잘 퍼지지 않는다. 그러나, 도 5b와 같이, 파이프(300)의 하진용접시에는 용접토치(400) 위에서 와이어가 공급되므로 중력에 의해 용접 진행방향 과 같은 방향으로 와이어가 밀려 녹기 때문에 모재에 넓게 퍼진다. 따라서, 상진용접시에도 와이어 공급비율과 주행속도를 변화시켜 적절한 용접비드를 만들어 파이프 전 구간의 용접품질을 안정시킬 수 있다.As shown in Figure 5a, during the upstream welding of the
도 6은 본 발명의 용접펄스와 와이어 공급속도와의 관계를 나타낸 파형도이다. 도 6을 참조하면, 로우 펄스 출력을 갖는 용접펄스(500)일 때의 와이어 공급은, 와이어 피딩율(600)만큼 줄어들게 된다는 사실을 알 수 있다. 이는 로우 펄스 출력에서 과대한 비드가 형성되는 것을 막는다.6 is a waveform diagram showing the relationship between the welding pulse and the wire supply speed of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be seen that the wire supply when the
이상에서 살펴본 바와 같은 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the automatic pipe welding device and the welding method thereof as described above has been described with the accompanying drawings, this is intended to illustrate the best embodiment of the present invention by way of example and not limit the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명의 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법은 파이프 둘레의 각 구간의 용접조건에 따라 제1구간의 용접 시작점으로부터 일측 방향으로 파이프 둘레를 완주하여 제3구간의 용접 종료점까지 용접을 연속적이고 효율적으로 수행할 수 있게 한다.Pipe automatic welding device of the present invention and the welding method according to the welding conditions of each section of the pipe around the pipe from the start of the first section to the end of the pipe to complete the welding to the end of the third section of welding continuously and efficiently Make it work.
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- 2006-10-23 KR KR1020060103100A patent/KR100823551B1/en active IP Right Grant
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