KR100829993B1 - 강관의 외면접합부 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치는, 원형 몸체의 한쪽 측면에서 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부와, 상기 용접 주행부에 장착되어 이동하면서 강관의 외면을 용접하는 용접 로봇을 포함하고, 이 용접 로봇은 상기 용접 주행부를 따라 이동하면서 원형 몸체 쪽에 상기 용접 로봇을 연결하는 주행 구동부와, 상기 주행 구동부에 지지되게 설치되어 용접 로봇의 수평 방향 및 수직 방향의 위치를 조절할 수 있도록 이루어진 수직 수평 조절부와, 상기 수직 수평 조절부에 연결되어 용접 토치 및 접촉식 센서를 지지하는 연결 지지부와, 상기 연결 지지부의 한 쪽에 연결되어 상기 접촉식 센서를 지지하는 센서 장착 조절부와, 상기 연결 지지부의 다른 쪽에 연결되어 용접 토치를 지지하는 토치 장착 조절부를 포함하여 구성됨으로써, 용접 토치 및 접촉식 센서의 위치 조절이 보다 정밀하고 원활하게 이루어지게 되어, 용접 작업성은 물론 강관 외면의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

강관, 용접, 토치, 센서, 위빙, 콘트롤러, 쿼터

Description

강관의 외면접합부 용접장치{Device for welding outside-jointed portions of steel pipes}

도 1은 선행 기술의 강관 정형이음장치가 백호우에 장착된 상태를 보인 사시도,

도 2는 선행 기술의 강관 정형이음장치의 내부 구조를 보인 정면도,

도 3은 선행 기술의 강관 정형이음장치에 용접로봇이 부가되어 용접 상태를 보인 측면도,

도 4는 선행 기술의 강관 정형이음장치에 용접로봇이 부가된 상태의 정면도,

도 5는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 도시된 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 도시된 측면 내부 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 도시된 정면 내부 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 도시된 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치의 용접 로봇이 도시된 정면도,

도 10은 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치의 용접 로봇이 도시된 배면도,

도 11은 본 발명에 따른 용접 로봇의 주행 구조가 도시된 단면도,

도 12는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 정형이음장치에 구성된 상태를 보인 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 원형 몸체 55 : 상부 몸체

56, 57 : 쿼터형 몸체 60 : 연결 장치

70 : 개폐 장치 80 : 잠금 장치

90 : 정형 장치 130 : 탑재장비

140 : 콘트롤러 150 : 용접지원장비

160 : 유압구동장비 200 : 자동 용접부

210 : 용접 주행부 211 : 레일 플레이트

222 : 용접 토치 225 : 접촉식 센서

215 : 주행 레일 220 : 용접 로봇

230 : 주행 구동부 240 : 수직 수평 조절부

250 : 연결 지지부 260 : 센서 장착 조절부

270 : 토치 장착 조절부

본 발명은 강관의 연결 시공 장비에 관한 것으로서, 특히 강관 외면 용접기 또는 강관 정형이음기에 구비되어 강관의 외면 접합부를 자동으로 용접하는 강관의 외면접합부 용접장치에 관한 것이다.

본 출원인은 일반 토사구간이나 가시설 구간 등 모든 현장 조건에 대형 강관 시공시에 배관 및 용접을 자동으로 수행하여 시공성, 경제성, 안전성 확보와 용접 접합부의 품질을 높여 배관 시스템의 내구성을 극대화시키기 위한 기술 개발을 지속하고 있다.

이에 본 출원인은 이러한 연구 개발의 성과에 힘입어 "강관의 시공방법"(특허 제10-0440555호), "강관의 정형장치"(특허 제10-0440185호), "강관의 정형이음장치"(특허 제10-0598551호)를 특허 출원하여 대한민국 특허청으로부터 특허 받은 바 있다.

도 1 내지 도 4는 위의 특허 발명 중 특허 제10-0598551호에 개시된 도면으로서, 이를 참조하여 강관의 정형이음장치에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 위의 특허 발명 중 특허 제10-0598551호에 개시된 도면으로서, 도 1은 정형이음장치가 백호우에 매달려 이송되는 상태를 보인 도면이고, 도 2는 정형이음장치의 정면도이며, 도 3은 정형이음장치의 측면에 용접 로봇을 설치하여 상호 결합된 강관의 외면을 용접하고 있는 상태를 보인 측면도이며, 도 4는 역시 강관의 외면을 용접하고 있는 상태를 보인 정면도이다.

이를 참조하여 위 특허 발명의 강관의 정형이음장치에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 강관의 정형이음장치가 백호우(BH)의 작업용 암(R)에 연결되어 시공할 강관으로 이송되는 상태를 보여주고 있다.

이러한 강관의 정형이음장치는, 연결하고자 하는 양쪽 강관(P)을 파지한 상태에서 강관의 끝단부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 삽입 연결한 다음 도 3과 도 4에서와 같이 용접 로봇(30)을 이용하여 용접할 수 있도록 이루어진 장비이다.

즉, 강관의 정형이음장치는, 도 3에서와 같이 두 개의 정형기(10)가 나란히 위치되어, 연결 장치(40) 및 견인 장치(20)를 통해 서로 연결되게 구성된다.

각 정형기(10)는 폐쇄시 원형 구조를 이루도록 형성되어 있는 바, 도 2에 도시된 바와 같이 상부에 반원형 몸체(11a)가 구비되고, 하부에 한 쌍의 쿼터형 몸체(11b)가 구성되는데, 이 한 쌍의 쿼터형 몸체(11b)는 상기 반원형 몸체(11a)의 하부에 힌지(13)로 연결되어 강관의 둘레에 결합 및 분리될 때, 개폐가 가능하도록 구성된다.

상기 쿼터형 몸체(11b)의 개폐 작동은 상기 반원형 몸체(11a)와 쿼터형 몸체(11b) 사이를 연결하는 개폐 실린더(14)에 의해 이루어진다.

그리고 상기 양쪽 쿼터형 몸체(11b)가 서로 맞닿는 부분에는 정형기(10)가 원형 구조로 닫힌 상태에서 벌어지지 않도록 잠금 장치(15)가 구비된다.

이와 같은 상기 양쪽 정형기(10)의 상부에는 도 1에서와 같이 크레인 또는 백호우(BH) 등의 작업용 암(R)과 연결할 수 있도록 연결 장치(40)가 구성된다.

상기 양쪽 정형기(10)에는 도 4에서와 같이 연결하고자 하는 양쪽 강관(P)을 파지한 상태에서 양쪽 강관의 진원도를 정형할 수 있도록 반경 방향으로 실린더가 작동되는 다수의 정형 장치(16)가 일정 간격마다 다수개가 구비된다.

또한 상기 양쪽 정형기(10) 사이에는 도 1과 도 3에서와 같이 한쪽 정형기(10)가 고정된 상태에서 다른 쪽 정형기(10)를 당겨서 상대 강관이 다른 강관에 삽입되도록 하는 견인 장치(20)가 구비된다.

특히, 상기 정형기(10)는 도 3에서와 같이 상호 결합된 강관의 연결 부분의 외면을 용접하기 위한 용접 로봇(30)이 마련된다.

이 용접로봇(30)은 한쪽 정형기(10)의 측면에 구비된 주행 레일(32)을 따라 강관의 둘레를 이동하면서 용접기(33)를 통해 강관의 외면을 용접할 수 있도록 이루어진다.

그러나 상기한 바와 같은 특허 발명의 용접 로봇(30)은 용접 토치를 수평, 수직 방향으로 정밀하게 이동시키면서 용접하기 어려울 뿐만 아니라, 용접 토치 및 접촉식 센서의 위치 설정도 쉽지 않은 문제점이 있다.

또한 강관 시공은 통상 상하수도 관로 공사를 하는 토목 공사 현장에서 이루어지고, 상기 용접 로봇(30)은 강관의 밖에서 용접을 실시하도록 구성되는 바, 상기 용접 로봇(30)은 주행을 위한 주행 레일(32), 용접 토치 구동을 위한 기어치 결합부 등에 토사 등 이물질이 유입될 경우에 정상적인 작동을 방해하여, 보다 원활하고 안정되게 강관의 용접 작업을 수행할 수 없는 문제점도 있다.

또한 상기 특허 발명은 용접 로봇(30)의 주행 구조를 이루는 주행 레일(32)이 바깥쪽에 구성되기 때문에 전체적으로 용접 로봇(30)의 주행 반경이 커지게 되어 강관 시공이 불리해지는 문제점도 있다.

한편, 상기 용접 로봇(30) 등이 정형이음장치에 장착되도록 구성되기 때문에 전체적인 장비의 구조가 복잡하고, 용접 작업의 신속성 및 신뢰성을 높이는데도 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용접 토치 및 접촉식 센서의 위치 조절이 보다 정밀하고 원활하게 이루어질 수 있도록 구성하여 강관 외면의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 강관의 외면접합부 용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 주행 플레이트의 안쪽에 주행 레일을 구성하여, 외부 이물질에 대한 피해를 최소화하여 보다 안정된 주행 구조를 확보하고, 용접 로봇의 주행 반경도 줄일 수 있도록 하는 강관의 외면접합부 용접장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 위빙 방향을 조절하는 방향 기어 및 이를 구동하는 기어의 외면에 구동 하우징을 씌워서, 기기를 보다 안전하게 보호할 수 있도록 하는 강관의 외면접합부 용접장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 용접 장치를 정형기와 분리하여 별도로 구성함으로써 용접 작업의 신속성 및 신뢰성을 높여 생산성 및 시공성을 향상시킬 수 있는 강관의 외면접합부 용접장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치는, 강관의 둘레에 결합될 수 있도록 폐쇄시에 원형 구조를 갖는 원형 몸체와, 상기 원형 몸체의 한쪽 측면에서 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부와, 상기 용접 주행부에 장착되어 이동하면서 강관의 외면을 용접하는 용접 로봇을 포함한 강관의 외면접합부 용접장치에 있어서, 상기 용접 로봇은 상기 용접 주행부를 따라 이동하면서 원형 몸체 쪽에 상기 용접 로봇을 연결하는 주행 구동부와, 상기 주행 구동부에 지지되게 설치되어 용접 로봇의 수평 방향 및 수직 방향의 위치를 조절할 수 있도록 이루어진 수직 수평 조절부와, 상기 수직 수평 조절부에 연결되어 용접 토치 및 접촉식 센서를 지지하는 연결 지지부와, 상기 연결 지지부의 한 쪽에 연결되어 상기 접촉식 센서를 지지하는 센서 장착 조절부와, 상기 연결 지지부의 다른 쪽에 연결되어 용접 토치를 지지하는 토치 장착 조절부를 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 용접 주행부는 상기 원형 몸체의 한쪽 측면에 링형 구조로 돌출되게 설치되는 레일 플레이트와, 이 레일 플레이트의 안쪽 면에 구비되어 상기 용접 로봇이 따라서 이동할 수 있도록 이루어진 주행 레일을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 주행 구동부는 구동부의 몸체를 이루고 상기 수직 수평 조절부가 연결되는 주행 베이스와, 상기 주행 베이스에 회전 가능하도록 설치되어 상기 주행 레일의 양쪽에 결합되는 주행 롤러와, 상기 주행 베이스의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 주행 모터와, 상기 주행 베이스에서 상기 주행 레일의 기어치에 치합되어 상기 주행 모터의 구동력에 의해 회전면서 용접 로봇을 이동시키는 구동 기어를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 연결 지지부는 상기 수직 수평 조절부에 수평 방향으로 직선 이동토록 연결되는 지지 본체와, 이 지지 본체에 상기 센서 장착 조절부 및 토치 장착 조절부가 연결되어 설치될 수 있도록 하는 센서 지지 브래킷 및 토치 지지 브래킷으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 지지 본체는 전후 좌우 방향으로 꺽임 조절이 가능하도록 이루어진 관절부와, 일측 관절부에 구비되어 회전 조절이 가능하도록 하는 회전 조절부가 구성되는 것이 바람직하다.

상기 센서 장착 조절부는 수직 및 수평 방향으로 길이 조절이 가능하도록 이루어진 조절대와, 이 조절대에 수평 방향으로 결합됨과 아울러 상기 연결 지지부에 에 그 끝단부가 고정되어 접촉식 센서의 수평 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수평 조절 노브와, 상기 조절대에 수직 방향으로 결합되어 상기 접촉식 센서의 수직 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수직 조절 노브와, 상기 수직 조절 노브의 끝단부에 수평 방향으로 연결되는 수평 연결대와, 이 수평 연결대에 각도 조절이 가능하도록 연결되어 접촉식 센서가 고정되는 센서 클램프를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 토치 장착 조절부는 용접 토치를 고정하는 토치 클램프와, 상기 연결 지지부에 고정된 상태에서 토치 클램프의 위빙(weaving) 작동이 가능하도록 지지하는 구동부 하우징과, 상기 구동부 하우징의 내외에 구비되어 상기 토치 클램프를 회전시켜 용접 토치의 위빙 방향을 조절하는 위빙 방향 조절부와, 상기 토치 지지 브래킷 또는 상기 구동부 하우징에 지지된 상태에서 상기 용접 토치를 위빙 운동시키는 위빙 구동부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 토치 클램프는 상기 위빙 방향 조절부 및 위빙 구동부에 의해 회전 및 병진 운동이 가능하도록 상기 위빙 구동부 쪽에 연결되어 지지되고, 상기 용접 토치를 고정 또는 분리하거나 돌출 길이를 조절할 수 있도록 나사 조임 구조를 갖는 토치 고정노브가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 토치 클램프에는 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 원주 방향으로 슬롯이 형성된 경사조절용 브래킷이 구비되고, 이 경사조절용 브래킷은 상기 토치 클램프를 나사 조립 방법으로 슬롯을 따라 그 위치를 고정함으로써 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 경사조절용 브래킷은 상기 위빙 구동부 쪽에 고정되어 위빙 작동시에 용접 토치 및 토치 클램프와 함께 하나의 세트를 이루며 위빙 운동을 하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 위빙 방향 조절부는 상기 토치 지지 브래킷에 고정되는 방향 조절 모터와, 상기 구동부 하우징 내에 위치되어 상기 방향 조절 모터에 의해 회전되는 구동 기어와 상기 구동부 하우징 내에 위치되어 상기 구동 기어와 치합되어 회전되면서 상기 용접 토치를 회전시키는 방향 조절기어로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 위빙 구동부는 상기 구동부 하우징에 지지된 위빙 브래킷과, 이 위빙 브래킷에 고정되는 위빙 모터와, 상기 위빙 브래킷에 설치되어 상기 위빙 모터의 구동력을 상기 경사조절용 브래킷 또는 토치 클램프에 전달하여 위빙 작동이 이루어지도록 하는 위빙 전달기로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 용접 주행부와 용접 로봇은, 두 개의 정형기가 나란히 위치되어, 연결 장치 및 견인 장치를 통해 서로 연결되게 구성되고, 각 정형기는 폐쇄시 원형 구조를 이루도록 개폐 가능한 원형 몸체로 구성되어, 상기 두 개의 정형기가 양쪽 강관을 파지한 상태에서 강관의 끝단부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 삽입 연결하기 위한 강관의 정형이음장치의 한 쪽 정형기의 측면에 구비되는 것도 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 도시된 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강관의 외면자동용접장치는 강관(P)의 둘레에 결합될 수 있도록 원형 구조를 갖는 원형 몸체(50)가 구비된다. 이 원형 몸체는 반원형 상부 몸체(55)와 이 상부 몸체(55)의 양쪽에 결합되는 쿼터형 몸체(56,57)로 이루어진다.

상기 상부 몸체(55)와 양쪽 쿼터형 몸체(56,57) 사이에는 상기 쿼터형 몸 체(56,57)의 개폐 상태를 조절하는 개폐 장치(70)가 구비되고, 상기 양쪽 쿼터형 몸체(56,57)가 상호 맞닿는 부분에는 강관을 파지한 상태에서 벌어지는 것을 방지하는 잠금 장치(80)가 구비된다.

상기 원형 몸체(50)에는 강관이 표면에 밀착되면서 강관의 진원을 조정하면서 본 발명의 장치가 강관 둘레에 고정될 수 있도록 정형 장치(90)가 구비된다.

특히, 상기 원형 몸체(50)에는 자동 용접부(200)가 구성되는데, 이 자동 용접부(200)는 상기 원형 몸체(50)의 한쪽 측면에 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부(210)가 구비되고, 이 용접 주행부(210)에 강관 둘레를 따라 이동하면서 강관의 외면을 용접하는 용접 로봇(220)이 장착된 구성으로 이루어진다.

대형 강관의 경우에 용접 시간이 많이 소요되기 때문에 도 5에서와 같이 상기 자동 용접부(200)에 두 개의 용접 로봇(220)을 장착하여 동시에 강관 접합부를 용접함으로써 시간을 단축할 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 원형 몸체(50)에서 상부 몸체(55)의 상측에는 두 개의 상기 용접 로봇(220)을 포함하여 상기 구성 요소의 작동을 보조함과 아울러 제어 구동하는 탑재장비(130)가 장착된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 외면자동용접장치의 주요 구성 부분에 대하여 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 위에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전체 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 장치의 측면 내부 구성도 및 정면 내 부 구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 정면도이다.

참고로, 도 6은 탑재 장비(130)가 생략된 상태를 도시한 도면이다.

먼저, 상기 원형 몸체(50)는 강관(P)의 둘레를 파지할 수 있도록 폐쇄시 원형 구조를 갖도록 구성된다.

이 원형 몸체(50)는 도 6에서와 같이 전체적으로 양측 링형 플레이트(51,52) 사이에 본 장치를 구성하는데 필요한 여러 장치들이 설치되고, 두 플레이트(51,52) 사이에는 연결 부재(53)가 구비되어 간격 유지 및 상호 고정이 이루어지도록 구성된다.

특히 상기 원형 몸체(50)는 도 7에서와 같이 크게 반원형 구조를 가진 상부 몸체(55)와, 상기 상부 몸체(55)의 양단부에 회전 가능하게 각각 연결되고 양 끝단부가 서로 잠가질 수 있게 구성되는 쿼터형 몸체(56,57)로 이루어진다.

즉, 상기 상부 몸체(55)는 원형 구조에서 1/2의 크기로 분할되고, 쿼터형 몸체(56,57)는 1/4의 크기로 분할되어, 상호 조립됨으로써 강관의 둘레를 파지할 수 있도록 원형 구조를 이루게 된다.

다음, 상기 상부 몸체(55)의 상측에는 본 발명의 장치를 도 1에서와 같은 백호우(BH) 또는 크레인 등의 장비를 이용하여 인양하거나 이동시킬 수 있도록 연결 장치(60)가 구비된다.

이 연결 장치(60)는 도 6에서와 같이 상기 링형 플레이트(51,52)의 양쪽에 연결 플레이트(61)가 각각 고정되고, 두 연결 플레이트(61) 사이에 연결축(62)이 설치되며, 이 연결축(62)에 체인 등을 연결할 수 있는 연결 고리(63)가 구성된다. 물론 상기 연결 고리(63)는 상기 연결축(62)으로부터 어느 정도 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

다음, 상기 상부 몸체(55)와 쿼터형 몸체(56,57)의 연결부분 사이에는 본 발명의 장치를 강관(P)의 둘레에 결합시킬 때, 쿼터형 몸체(56,57)를 벌린 상태에서 다시 모아지도록 하기 위한 개폐 장치(70)가 구비된다.

상기 개폐 장치(70)는 유압 실린더(71)로 구성되며, 상기 양쪽 쿼터형 몸체(56,57)에 각각 구비된다. 물론 상기 상부 몸체(55)와 쿼터형 몸체(56,57)의 연결부에는 힌지(58, 59)가 각각 구비된다.

다음, 상기 양쪽 쿼터형 몸체(56,57)의 상호 마주하는 끝단부에는 강관에 둘레에 결합될 때, 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 잠금 장치(80)가 구성된다.

이 잠금 장치(80)는 유압에 의해 잠금이 이루어지도록 구성되는 것이 바람직한데, 상기 양쪽 쿼터형 몸체(56,57)의 양쪽 잠금부(56a,57a)가 서로 겹치게 위치된 상태에서 가운데 설치된 잠금 실린더(81)의 로드(82)가 양쪽으로 돌출되면서 상기 양쪽 잠금부(56a,57a)를 각각 관통하면서 잠금이 이루어지도록 구성된다.

다음, 상기 원형 몸체(50)에서 양쪽 링형 플레이트(51,52) 사이에는 강관(P)의 진원을 조정하고, 강관의 둘레에 본 발명의 장치를 안정적으로 고정하기 위한 복수의 정형 장치(90)가 구성된다.

상기 정형 장치(90)는 상기 원형 몸체(50)에서 복수개가 일정 간격마다 설치되는 것이 바람직한 바, 본 발명의 실시예에서는 8개가 설치된 구조를 예시하고 있다.

이러한 정형 장치(90)는 유압에 의해 작동하는 정형 실린더(91)가 구비되며, 실린더의 끝단부에 패드(92)가 부착되어 강관의 외면에 밀착된다.

도 6과 도 7에서 참조 번호 93은 상기 정형 실린더(91)에 유압 제공을 단속하는 솔레노이드 밸브를 나타낸다. 이 솔레노이드 밸브(93)는 정형 실린더의 바로 옆에 부착되어 외부 제어에 따라 보다 신속하게 정형 실린더를 작동할 수 있게 된다.

한편, 도 6에서 참조 번호 65는 본 발명의 장치를 특정 장소에 보관할 대 보다 안정되게 보관할 수 있도록 곡면판 구조로 연장된 보관용 플레이트를 나타낸 것이다.

다음, 상기한 바와 같은 본 발명의 장치는 구동하고 제어하기 위한 장비들이 상기 원형 몸체(50)의 상부에 탑재되어 구성되는데, 도면에서 각 구성 요소의 탑재 위치는 임의의 위치로서, 실시 조건에 따라 다양하게 변경하여 탑재하여 설치할 수 있으며, 각각의 시스템을 상호 연결하는 전선 및 각 배관 등의 연결 구성은 생략한다.

상기 탑재장비(130)는, 크게 전체 시스템을 제어하는 콘트롤러(140)와, 상기 용접 로봇(220)을 지원하고 제어하는 용접지원장비(150)와, 상기 개폐 장치(70), 잠금 장치(80), 정형 장치(90)를 지원하고 제어하는 유압구동장비(160) 등으로 구성될 수 있고, 이러한 상기 콘트롤러(140), 용접지원장비(150), 유압구동장비(160)를 상기 원형 몸체(50)에 고정하는 각각의 탑재 고정대들이 구비된다.

상기 콘트롤러(140)는 상기 제반 구성 요소를 제어하기 위한 제어 구성부로서, 그 설치 위치는 필요에 따라 다양하게 선택하여 구성할 수 있다.

상기 용접지원장비(150)는 용접 로봇(220)에 전원을 공급하는 전원공급 제어기(151), 가스 공급 및 전원공급 제어기를 제어하는 용접 제어기(155), 상기 용접 로봇(220)에 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급장치(153)가 구성된다.

도면에서 상기 용접지원장비(150)가 양쪽에 각각 설치되어 있는데, 이는 도 5에서와 같이 두 개의 용접 로봇(220)을 동시에 사용하면서 용접을 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 상기 용접 로봇(220)이 가스 용접기인 경우에 가스 공급통 등의 가스 공급원은 본 발명의 장치와는 별도의 위치에 설치되어 가스 배관을 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유압구동장비(160)는 상기 개폐 장치(70), 잠금 장치(80), 정형 장치(90)를 유압을 통해 구동 제어할 수 있도록 유압탱크(161), 유압펌프(163), 유압제어밸브(165)로 구성될 수 있다.

상기 유압 탱크(161)는 상기 원형 몸체를 구성하는 두 플레이트 사이의 공간에 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 장비에 각 구성 요소에 필요한 상기 콘트롤러(140), 용접지원장비(150), 유압구동장비(160) 등의 제반 장치들이 함께 탑재되어 구성되므로, 장비의 운전 및 이용이 보다 편리해지게 된다.

다음, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 장치는 원형 몸체(50)에, 연결 장치(60), 개폐 장치(70), 잠금 장치(80), 정형 장치(90) 등이 구성되는데, 이러한 기본적인 구성에 강관(P) 외면에 자동 용접을 실시할 수 있도록 자동 용접부(200)가 구성된다.

상기 자동 용접부(200)는 도 5 및 도 6에서와 같이 상기 원형 몸체(50)의 한쪽 측면에서 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부(210)와, 이 용접 주행부(210)에 장착되어 이동하면서 강관의 외면을 용접하는 용접 로봇(220)으로 이루어진다.

상기 용접 주행부(210)는 상기 원형 몸체(50)의 한쪽 측면에 링형 구조로 돌출되게 설치되는 레일 플레이트(211)와, 이 레일 플레이트(211)의 안쪽 면에 구비되어 상기 용접 로봇(220)이 따라서 이동할 수 있도록 이루어진 주행 레일(215)로 구성된다.

여기서 상기 레일 플레이트(211) 및 주행 레일(215)은 상기 원형 몸체(50)에서 상부 몸체(55), 쿼터형 몸체(56,57)와 동일하게 나누어져 구성되며, 상기 주행 레일(215)은 상기 레일 플레이트(211)에 설치된 레일 받침대(213)에 의해 레일 플레이트의 안쪽 면으로부터 일정 간격 이격된 상태로 설치되며, 그 내주면은 상기 용접 로봇(220)의 원활한 이동을 위해 기어 구조를 갖는 선형 부재로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 용접 주행부(210)를 따라서 용접 로봇(220)이 이동하는 보다 상세한 구조는 도 10을 참조하여 다음에 자세히 설명한다.

상기 용접 로봇(220)의 구성에 대하여 주로, 도 9와 도 10을 참조하여 자세 히 설명한다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 용접 로봇의 정면도 및 배면도이고, 도 11은 용접 로봇의 주행 구조가 도시된 단면도이다.

도시된 바와 같이 용접 로봇(220)은 상기 주행 레일(215)을 따라 이동하면서 원형 몸체 쪽에 상기 용접 로봇(220)을 연결하는 주행 구동부(230)와, 상기 주행 구동부(230)에 지지되게 설치되어 용접 로봇(220)의 수평 방향 및 수직 방향의 위치를 조절할 수 있도록 이루어진 수직 수평 조절부(240)와, 상기 수직 수평 조절부(240)에 연결되어 이후 설명될 용접 토치(222) 및 접촉식 센서(225)를 지지하는 연결 지지부(250)와, 강관의 외면에 접촉되어 용접할 부분을 추적하는 접촉식 센서(225) 및 상기 연결 지지부(250)의 한 쪽에 연결되어 상기 접촉식 센서(225)를 지지하는 센서 장착 조절부(260)와, 상기 강관(P)의 외면 접합부를 용접하는 용접 토치(222) 및 상기 연결 지지부(250)의 다른 쪽에 연결되어 용접 토치(222)를 지지하는 토치 장착 조절부(270)로 구성된다.

그리고 상기 수직 수평 조절부(240)에는 외부 신호를 입력받아 본 발명의 용접 로봇(220)을 제어할 수 있도록 콘트롤 박스(217)가 구비된다.

이러한 용접 로봇(220)의 주요 구성에 대해 자세히 설명한다.

상기 주행 구동부(230)를 설명하기에 앞서, 도 11 등을 참조하여, 상기 레일 플레이트(211)에 구비되는 주행 레일(215)의 설치 구조에 대해 설명하면, 상기 주행 레일(215)은 위에서 설명한 바와 같이 레일 지지대(213)에 의해 상기 레일 플레이트(211)로부터 일정 간격 이격된 상태로 설치된다.

이러한 주행 레일(215)은 레일 고정 볼트(미도시)에 의해 상기 레일 플레이트(211)에 고정되게 설치된다.

특히 상기 주행 레일(215)은 긴 선형 구조로 형성되는데, 그 양측에 이후 설명될 주행 롤러(233)가 결합되도록 롤러 결합부(215a)가 돌출되어 형성되고, 내측면에는 이후 설명될 구동 기어(237)가 치합되게 랙 구조의 기어치(215b)가 형성된다.

이제 상기 용접 로봇(220)의 주행 구동부(230)에 대하여 설명하면, 구동부의 몸체를 이루고 상기 수직 수평 조절부(240)가 연결되는 주행 베이스(231)와, 상기 주행 베이스(231)에 회전 가능하도록 설치되어 상기 주행 레일(215)의 롤러 결합부(215a)에 결합되는 주행 롤러(233)와, 상기 주행 베이스(231)의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 주행 모터(235)와, 상기 주행 베이스(231)에서 상기 주행 레일(215)의 기어치(215a)에 치합되도록 설치되어 상기 주행 모터(235)의 구동력에 의해 회전면서 용접 로봇(220)을 이동시키는 구동 기어(237)로 구성된다.

상기 주행 베이스(231)의 내부에는 상기 주행 모터(235)에서 상기 구동 기어(237)에 전달되는 동력 감속 및 동력 전달을 위해 웜 감속기 등이 구비된다.

상기 주행 롤러(233)는 상기 주행 베이스(231)의 이동 방향으로 앞쪽과 뒤쪽에 한 쌍씩 4개가 설치되어 상기 주행 레일(215)의 양쪽에 결합됨으로써 보다 안정된 지지 상태를 유지할 수 있도록 구성된다.

상기 주행 모터(235)는 DC 모터보다는 스탭핑(Stapping) 모터로 구성되는 것이 바람직하다.

그 이유는 DC모터를 이용할 경우에, DC 모터의 특성상 속도조절이 어렵고, 최대 주행속도가 310㎜/min로 느리기 때문에 용접 후, 다음 패스(pass)의 용접을 위해 시작점으로 후진시, 1회에 약 15분 정도가 소요되어 기타 준비 작업까지 20분 이상 소요될 수 있다. 하지만 스탭핑 모터와 웜 감속기를 이용할 경우에는 최대 주행속도를 1,200㎜/min로 향상시켜 1층 용접 후 2층, 3층 용접을 위해 후진시 약4분이 소요되어 기타 준비 작업까지 10분 이내로 개선됨에 따라 전체 용접 공정 시간을 최소한 20분 이상 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

상기 구동 기어(237)는 상기 주행 레일(215)에 랙과 피니언 구조로 치합되어 주행이 가능하도록 하는 구성으로 이루어진다.

다음, 상기 수직 수평 조절부(240)는 도 9를 참조하면, 상기 주행 구동부(230)의 주행 베이스(231)에 수직으로 세워져 설치되는 수직 가이드(241)와, 상기 수직 가이드(241)에서 수평 방향으로 연결되어 상기 수직 가이드(241)를 따라 수직 이동됨과 아울러 상기 연결 지지부(250)가 연결되어 이 연결 지지부(250)가 수평 방향으로 이동되도록 안내하는 수평 가이드(245)로 구성된다.

여기서 상기 수직 가이드(241) 및 수평 가이드(245)의 내부에는 상기 수평 가이드(245) 및 연결 지지부(250)가 수직 및 수평 이동이 가능하도록 하는 구동부가 구비되는데, 이 구동부는 통상적으로 사용되는 직선 이송 기구가 사용된다. 그 일례로 모터의 구동력에 의해 연결 부품의 직선 이동이 가능하도록 하는 볼 스크류 등이 있다.

상기 수평 가이드(245)의 상부에는 상기한 용접 로봇(220)을 제어하도록 상기한 콘트롤 박스(217)가 설치되는 것이 바람직하다.

다음, 상기 연결 지지부(250)는 상기 수평 가이드(245)에 수평 방향으로 직선 이동토록 연결되는 지지 본체(251)와, 이 지지 본체(251)에 상기 센서 장착 조절부(260) 및 토치 장착 조절부(270)가 연결되어 설치될 수 있도록 하는 센서 지지 브래킷(256) 및 토치 지지 브래킷(257)으로 구성된다.

상기 지지 본체(251)는 전후 좌우 방향으로 꺽임 조절이 가능하도록 이루어진 관절부(252)와, 일측 관절부(252)에 구비되어 회전 조절이 가능하도록 하는 회전 조절부(254)가 구성된다.

이러한 관절부(252) 및 회전 조절부(254)는 자동 조절이 가능하도록 구성할 수 있으나, 본 실시예에서는 용접 로봇을 초기 셋팅할 때, 용접 토치(222) 및 접촉식 센서(225)의 위치를 적절하게 조절할 수 있도록 조정 볼트를 통해 위치를 조절하고, 위치 조절된 상태에서 고정될 수 있도록 구현된 구성을 예시하였다.

상기 센서 지지 브래킷(256)과 토치 지지 브래킷(257)은 상기 지지 본체(251)의 양쪽으로 각각 연장되게 고정되는 것이 바람직하며, 상기 센서 지지 브래킷(256)은 센서 장착 조절부(260)를 클램프 구조로 고정할 수 있도록 구성되고, 상기 토치 지지 브래킷(257)은 플레이트 구조로 형성되어 이후 설명될 토치 장착 조절부(270)의 구동부 하우징(273)의 일부를 이루도록 구성되는 것이 바람직하다.

물론, 이와 같은 센서 지지 브래킷(256) 및 토치 지지 브래킷(257)은 하나의 예시이며, 실시 조건에 따라 그 형상과 결합 구조를 다양하게 구성할 수 있을 것이다.

다음, 상기 센서 장착 조절부(260)는 수직 및 수평 방향으로 수직 및 수평 방향으로 길이 조절이 가능하도록 이루어진 조절대(261)와, 이 조절대(261)에 수평 방향으로 결합됨과 아울러 상기 센서 지지 브래킷(256)에 그 끝단부가 고정되어 접촉식 센서(225)의 수평 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수평 조절 노브(263)와, 상기 조절대(261)에 수직 방향으로 결합되어 상기 접촉식 센서(225)의 수직 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수직 조절 노브(265)와, 상기 수직 조절 노브(265)의 끝단부에 수평 방향으로 연결되는 수평 연결대(267)와, 이 수평 연결대(267)에 각도 조절이 가능하도록 연결되어 접촉식 센서(225)가 고정되는 센서 클램프(269)로 구성된다.

상기 접촉식 센서(225)는 통상 특정 물체에 접촉되어 그 위치 변화를 감지하는 센서로서, 도면에서와 같이 센서 프로브(225a)와, 이 프로브의 신호를 외부에 전달하는 신호 전송박스(225b)로 이루어진다.

물론, 본 발명의 실시예에서는 접촉식 센서(225)를 예시하여 설명하였으나, 조건에 따라서는 용접 위치 추적이 가능한 비접촉식 센서(225)를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 접촉식 센서(225)는 상기 수평 조절 노브(263), 수직 조절 노브(265), 수평 연결대(267)와 센서 클램프(269)의 연결 부분을 이용하여 X,Y,θ 방향으로의 위치 조절이 가능하게 되고, 상기 용접 토치(222)와의 거리는 15~20cm 정도가 바람직하다.

상기 접촉식 센서(225)가 강관의 외면에 접촉되면서 감지한 결과는 콘트롤 박스(217) 등을 통해 메인 제어부에 입력되고, 상기 접촉식 센서(225)의 감지 결과에 따라 메인 제어부에서 상기 수직 수평 조절부(240)를 작동하여 용접 토치(222)의 용접 위치를 조절하게 된다.

한편 상기에서는 주로 접촉식 센서(225)의 위치 설정을 위한 구성을 주로 수동식 구조로 이루어진 것을 예시하였으나, 실시 조건에 따라서는 전동 모터를 구비하여 자동식으로 위치 조절이 가능하도록 구성할 수 있다.

다음, 상기 토치 장착 조절부(270)는 용접 토치(222)를 고정하는 토치 클램프(271)와, 상기 토치 지지 브래킷(257)에 고정된 상태에서 토치 클램프(271)의 위빙(weaving) 작동이 가능하도록 지지하는 구동부 하우징(273)과, 상기 구동부 하우징(273)의 내외에 구비되어 상기 토치 클램프(271)를 회전시켜 용접 토치(222)의 위빙 방향을 조절하는 위빙 방향 조절부(275)와, 상기 토치 지지 브래킷(257) 또는 상기 구동부 하우징(273)에 지지된 상태에서 상기 용접 토치(222)를 위빙 운동시키는 위빙 구동부(280)로 구성된다.

상기 용접 토치(222)는 통상 널리 사용되는 CO₂ 가스 용접이 가능하도록 구성된 것으로서, 긴 봉형으로 형성된 용접봉의 중심에 용접 와이어가 지속적으로 공급되고, 주변으로는 CO₂ 가스 등이 지속적으로 분사될 수 있도록 구성된다.

이러한 용접 토치(222)를 고정하는 상기 토치 클램프(271)는 상기 위빙 방향 조절부(275) 및 위빙 구동부(280)에 의해 회전 및 병진 운동이 가능하도록 상기 구동부 하우징(273) 또는 상기 위빙 구동부(280) 쪽에 연결되어 지지되고, 상기 용접 토치(222)를 고정 또는 분리하거나 돌출 길이를 조절할 수 있도록 나사 조임 구조를 갖는 토치 고정노브(271a)가 구비된다.

또한 상기 토치 클램프(271)의 배면에는 도 10에 도시된 바와 같이 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 원주 방향으로 슬롯이 형성된 경사조절용 브래킷(272)이 구비된다. 이 경사조절용 브래킷(272)은 상기 토치 클램프(271)를 나사 조립 방법으로 슬롯(272a)을 따라 그 위치를 고정함으로써 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 구성된다.

이러한 경사조절용 브래킷(272)은 위빙 구동부(280) 쪽에 고정되어 위빙 작동시에 용접 토치(222) 및 토치 클램프(271)와 함께 하나의 세트를 이루며 위빙 운동을 하도록 구성된다.

상기 위빙 방향 조절부(275)는 상기 토치 지지 브래킷(257)에 고정되는 방향 조절 모터(276)와, 상기 구동부 하우징(273) 내에 위치되어 상기 방향 조절 모터(276)에 의해 회전되는 구동 기어(277)와 상기 구동부 하우징(273) 내에 위치되어 상기 구동 기어(277)와 치합되어 회전되면서 상기 용접 토치(222)를 회전시키는 방향 조절기어(278)로 이루어진다.

여기서 상기 방향 조절기어(278)는 그 중앙부에 상기 용접 토치(222)의 용접봉이 결합되어 일정 회전각 범위에서 회전시킬 수 있도록 구성되되, 상기 용접 토 치(222)의 위빙 운동을 방해하지 않는 구조로 이루어진다. 그 일례로 방향 조절기어(278)에 긴 슬롯(slot)을 형성하여, 이 슬롯에 상기 용접 토치(222)가 끼워짐으로써 회전 방향으로는 구속되고, 위빙 방향으로는 구속되지 않도록 구성할 수 있다.

상기 구동부 하우징(273)은 기본적으로 상기 방향 조절기어(278)와 구동 기어(277)를 외부에서 보호하기 위해 설치된 것으로서, 본 발명의 장치가 외부에 설치되는 관계로 토목 시공 현장에서 이물질이 방향 조절기어(278)와 구동 기어(277) 사이에 침투하여 정상적인 작동이 불가능해지는 문제를 해결하기 위해 구성된다.

이 구동부 하우징(273)은 상기 방향 조절기어(278)와 구동 기어(277)가 내재될 수 있도록 두께가 얇은 두 개의 원통이 결합된 구성으로 이루어지는데, 방향 기어가 내재되는 부분은 상대적으로 크게 형성되고, 구동 기어(277)가 내재되는 부분은 상대적으로 작게 형성되어 상호 맞붙은 구조로 이루어진다. 물론, 두 원통 부분의 내부는 개방되어 상기 방향 기어와 구동 기어(277)가 상호 치합될 수 있도록 이루어진다.

그리고 상기 구동부 하우징(273)은 그 상부에 상기 토치 지지 브래킷(257)이 고정되고, 하부는 상기 위빙 방향 조절부(275)를 지지하는 위빙 브래킷(273a)이 설치된다. 또한 구동부 하우징(273)의 중앙부는 용접 토치(222)의 용접봉을 삽입시켜 고정할 수 있도록 관통된 구조로 형성된다.

여기서, 상기 위빙 방향 조절부(275)는 상기 구동부 하우징(273)의 하부를 구성하는 위빙 브래킷(273a)을 일정 각도 범위에서 회전시킴으로써 위빙 구동 부(280)는 물론 이와 연결된 경사조절용 브래킷(272), 토치 클램프(271) 등이 함께 회전하여, 용접 토치(222)의 위빙 방향을 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 위빙 구동부(280)는 상기 용접 토치(222)가 용접 방향에 대해 일정 폭 내에서 연속적으로 왕복하도록 구동하는 장치로서, 상기 구동부 하우징(273)에 지지된 위빙 브래킷(273a)과, 이 위빙 브래킷(273a)에 고정되는 위빙 모터(281)와, 상기 위빙 브래킷(273a)에 설치되어 상기 위빙 모터(281)의 구동력을 상기 경사조절용 브래킷(272) 또는 토치 클램프(271)에 전달하여 위빙 작동이 이루어지도록 하는 위빙 전달기(283)로 구성된다.

상기 위빙 전달기(283)는 상기 위빙 모터(281)의 회전력을 전달 받아 상기 용접 토치(222)가 용접 방향과 대략 직교하는 방향으로 위빙 운동을 할 수 있도록 하는 구조이면, 캠 구동 구조 등 공지의 병진운동 장치를 다양하게 채택하여 구성할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 토치 장착 조절부(270)에 구성되는 용접 토치(222)는 수평 및 수직 방향으로의 이동은 상기 접촉식 센서(225)와 같이 수직 수평 조절부(240)의 작동에 따라 이루어진다.

또한 상기 용접 토치(222)는 상기 위빙 방향 조절부(275)에 의해 상기 토치 클램프(271)를 회전시킬 수 있도록 구성되므로, 용접 토치(222)의 위빙 방향이 용접 토치(222)의 이동 방향에 대하여 직교하는 방향 또는 경사진 방향으로의 위방 방향이 변화될 수 있게 된다.

또한 상기 위빙 구동부(280)가 작동하게 되면, 용접 토치(222)가 강관(P)의 용접 부위에 좌우로 위빙 운동을 하면서 이동하게 되므로, 강관의 외면의 위빙 용접이 가능해진다.

한편, 도 12는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치가 정형이음장치에 구성된 상태를 보인 사시도로서, 전술한 실시예에서는 강관의 외면접합부 용접장치가 독자적으로 구성된 실시예를 설명하였으나, 도 12에서는 정형이음장치에 용접장치가 구성된 상태를 보인 실시예의 도면이다.

즉, 정형이음장치(300)는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 연결하고자 하는 양쪽 강관(P)을 파지한 상태에서 강관의 끝단부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 삽입 연결하기 위한 장치이다.

이를 위하여, 상기 강관의 정형이음장치(300)는, 두 개의 정형기(300A, 300B)가 나란히 위치되어, 연결 장치(310) 및 견인 장치(320)를 통해 서로 연결되게 구성되고, 각 정형기(300A, 300B)는 폐쇄시 원형 구조를 이루도록 상부에 반원형 몸체(301), 하부에 상기 반원형 몸체(301)의 양단부에 개폐 가능하게 연결되는 한 쌍의 쿼터형 몸체(303, 305)가 구성된다.

상기 양쪽 정형기(300A, 300B)의 상부에는 크레인 또는 백호우(BH) 등의 작업용 암(R)과 연결할 수 있도록 연결 장치(310)가 구성된다.

또한 상기 반원형 몸체(301)와 쿼터형 몸체(303, 305) 사이에는 상기 양쪽 쿼터형 몸체(303, 305)의 개폐 작동이 이루어지도록 개폐 장치(330)가 구비되고, 또한 상기 양쪽 쿼터형 몸체(303, 305)가 서로 맞닿는 부분에는 정형기(300A, 300B)가 원형 구조로 닫힌 상태에서 벌어지지 않도록 잠금 장치(340)가 구비된다.

또한 상기 양쪽 정형기(300A, 300B)에는 연결하고자 하는 양쪽 강관을 파지한 상태에서 양쪽 강관의 진원도를 정형할 수 있도록 반경 방향으로 실린더가 작동되는 다수의 정형 장치(350)가 일정 간격마다 구비된다.

또한 상기 양쪽 정형기(300A, 300B) 사이에는 한 쪽 정형기(300A)가 고정된 상태에서 다른 쪽 정형기(300B)를 당겨서 상대 강관이 다른 강관에 삽입되도록 하는 견인 장치(320)가 구비된다.

이와 같은 구성을 갖는 정형이음장치(300)에 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하였던, 본 발명에 따른 용접 장치가 구비되는 것이다.

도 11에 도시된 실시예에서 구비되는 용접 장치는 한 쪽 정형기(300A)에 자동 용접부(200)가 구성되는데, 이 자동 용접부(200)는 한 쪽 정형기(300A)의 측면에서 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부(210)가 설치되고, 용접 로봇(220)이 상기 용접 주행부(210)에 장착되어 이동하면서 강관의 외면을 용접할 수 있도록 구성된다.

이때 구성되는 용접 주행부(210) 및 용접 로봇(220)은 도 6 내지 도 10을 통해 설명한 용접 장치의 구성과 동일하므로, 동일한 참조 번호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 정형이음장치(300)에 용접 장치가 구성되는 경우, 양쪽 강관을 파지하고 정형한 다음 상호 삽입하여 연결하고, 도 3에서와 같이 정형기(300A, 300B)를 강관의 용접 부분에서 한 쪽으로 이동시킨 후에 용접 로봇(220)을 이용하 여 강관 접합부를 용접할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 강관의 외면접합부 용접장치는, 용접 토치 및 접촉식 센서의 위치 조절이 보다 정밀하고 원활하게 이루어질 수 있도록 구성되기 때문에 강관 외면의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 주행 플레이트의 안쪽에 주행 레일이 구성되기 때문에 외부 이물질에 대한 피해를 최소화하여 보다 안정된 주행 구조를 확보하고, 용접 로봇의 주행 반경도 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 위빙 방향을 조절하는 방향 기어 및 이를 구동하는 기어의 외면을 구동 하우징으로 보호할 수 있도록 구성되기 때문에 기기를 보다 안전하게 보호할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 용접 장치를 정형기와 분리하여 별도로 구성할 경우, 용접 작업의 신속성 및 신뢰성을 높여 생산성 및 시공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 용접 장치는 정형이음장치와 일체로 구성할 경우, 강관 정형 이음 기능과 함께 용접 작업도 함께 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (13)

1. 강관의 둘레에 결합될 수 있도록 폐쇄시에 원형 구조를 갖는 원형 몸체와, 상기 원형 몸체의 한쪽 측면에서 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부와, 상기 용접 주행부에 장착되어 이동하면서 강관의 외면을 용접하는 용접 로봇을 포함한 강관의 외면접합부 용접장치에 있어서,

   상기 용접 로봇은 상기 용접 주행부를 따라 이동하면서 원형 몸체 쪽에 상기 용접 로봇을 연결하는 주행 구동부와, 상기 주행 구동부에 지지되게 설치되어 용접 로봇의 수평 방향 및 수직 방향의 위치를 조절할 수 있도록 이루어진 수직 수평 조절부와, 상기 수직 수평 조절부에 연결되어 용접 토치 및 접촉식 센서를 지지하는 연결 지지부와, 상기 연결 지지부의 한 쪽에 연결되어 상기 접촉식 센서를 지지하는 센서 장착 조절부와, 상기 연결 지지부의 다른 쪽에 연결되어 용접 토치를 지지하는 토치 장착 조절부를 포함한 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 용접 주행부는 상기 원형 몸체의 한쪽 측면에 링형 구조로 돌출되게 설치되는 레일 플레이트와, 이 레일 플레이트의 안쪽 면에 구비되어 상기 용접 로봇이 따라서 이동할 수 있도록 이루어진 주행 레일을 포함한 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 주행 구동부는 구동부의 몸체를 이루고 상기 수직 수평 조절부가 연결되는 주행 베이스와, 상기 주행 베이스에 회전 가능하도록 설치되어 상기 주행 레일의 양쪽에 결합되는 주행 롤러와, 상기 주행 베이스의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 주행 모터와, 상기 주행 베이스에서 상기 주행 레일의 기어치에 치합되어 상기 주행 모터의 구동력에 의해 회전면서 용접 로봇을 이동시키는 구동 기어를 포함한 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 연결 지지부는 상기 수직 수평 조절부에 수평 방향으로 직선 이동토록 연결되는 지지 본체와, 이 지지 본체에 상기 센서 장착 조절부 및 토치 장착 조절부가 연결되어 설치될 수 있도록 하는 센서 지지 브래킷 및 토치 지지 브래킷으로 구성된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 지지 본체는 전후 좌우 방향으로 꺽임 조절이 가능하도록 이루어진 관 절부와, 일측 관절부에 구비되어 회전 조절이 가능하도록 하는 회전 조절부가 구성된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 센서 장착 조절부는 수직 및 수평 방향으로 길이 조절이 가능하도록 이루어진 조절대와, 이 조절대에 수평 방향으로 결합됨과 아울러 상기 연결 지지부에 에 그 끝단부가 고정되어 접촉식 센서의 수평 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수평 조절 노브와, 상기 조절대에 수직 방향으로 결합되어 상기 접촉식 센서의 수직 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수직 조절 노브와, 상기 수직 조절 노브의 끝단부에 수평 방향으로 연결되는 수평 연결대와, 이 수평 연결대에 각도 조절이 가능하도록 연결되어 접촉식 센서가 고정되는 센서 클램프를 포함한 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 토치 장착 조절부는 용접 토치를 고정하는 토치 클램프와, 상기 연결 지지부에 고정된 상태에서 토치 클램프의 위빙(weaving) 작동이 가능하도록 지지하는 구동부 하우징과, 상기 구동부 하우징의 내외에 구비되어 상기 토치 클램프를 회전시켜 용접 토치의 위빙 방향을 조절하는 위빙 방향 조절부와, 상기 토치 지지 브래킷 또는 상기 구동부 하우징에 지지된 상태에서 상기 용접 토치를 위빙 운동시키는 위빙 구동부를 포함한 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 토치 클램프는 상기 위빙 방향 조절부 및 위빙 구동부에 의해 회전 및 병진 운동이 가능하도록 상기 위빙 구동부 쪽에 연결되어 지지되고, 상기 용접 토치를 고정 또는 분리하거나 돌출 길이를 조절할 수 있도록 나사 조임 구조를 갖는 토치 고정노브가 구비된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 토치 클램프에는 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 원주 방향으로 슬롯이 형성된 경사조절용 브래킷이 구비되고, 이 경사조절용 브래킷은 상기 토치 클램프를 나사 조립 방법으로 슬롯을 따라 그 위치를 고정함으로써 용접 토치의 용접각을 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 경사조절용 브래킷은 상기 위빙 구동부 쪽에 고정되어 위빙 작동시에 용접 토치 및 토치 클램프와 함께 하나의 세트를 이루며 위빙 운동을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
11. 청구항 7에 있어서,

    상기 위빙 방향 조절부는 상기 토치 지지 브래킷에 고정되는 방향 조절 모터와, 상기 구동부 하우징 내에 위치되어 상기 방향 조절 모터에 의해 회전되는 구동 기어와 상기 구동부 하우징 내에 위치되어 상기 구동 기어와 치합되어 회전되면서 상기 용접 토치를 회전시키는 방향 조절기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
12. 청구항 7에 있어서,

    상기 위빙 구동부는 상기 구동부 하우징에 지지된 위빙 브래킷과, 이 위빙 브래킷에 고정되는 위빙 모터와, 상기 위빙 브래킷에 설치되어 상기 위빙 모터의 구동력을 상기 경사조절용 브래킷 또는 토치 클램프에 전달하여 위빙 작동이 이루어지도록 하는 위빙 전달기로 구성된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,

    두 개의 정형기가 나란히 위치되어 연결 장치 및 견인 장치를 통해 서로 연결되게 구성되고, 각 정형기는 폐쇄시 원형 구조를 이루도록 개폐 가능한 원형 몸체로 구성되어, 상기 두 개의 정형기가 양쪽 강관을 파지한 상태에서 강관의 끝단부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 삽입 연결하기 위한,

    강관의 정형이음장치에 상기 강관의 외면 접합부 용접장치를 적용할 때,

    상기 용접 주행부와 용접 로봇은 상기 강관의 정형이음장치의 한쪽 정형기의 측면에 구비된 것을 특징으로 하는 강관의 외면접합부 용접장치.

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