KR100971086B1 - 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 근접센서 인식용 도그 및 근접센서의 조합에 의해 용접시작점과 용접 종료점을 자동인식하고, 이를 통해 다수대의 캐리지를 제어하여, 캐리지의 충돌을 방지하고, 파이프라인 생산속도를 향상시키는 것이다.

본 발명은 개별 캐리지의 충돌 방지, 용접 시작점 및 종료점을 자동으로 인식하는 기능, 다수대의 캐리지에 장착된 용접토치를 용접전 그루브 중심부에 자동 배열하는 기능 및, 용접시 용접 중심선을 자동으로 추적하는 기능을 내장하여 한 명의 작업자가 다수대의 캐리지를 운용할 수 있도록 되어 있다.

파이프용접, 비전센서, 용접시작점, 용접종료점, 용접선자동추적

Description

다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치{Automatic welding method for pipeline with multiple welding carriages and its apparatus thereof}

본 발명은 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치에 관한 것으로, 용접부재인 파이프 좌우면을 기준으로 다수의 캐리지를 설치하여 파이프라인 생산속도를 향상시키고, 각각의 캐리지에 따른 용접 시작점 및 종료점을 자동으로 인식하며, 다수대의 캐리지에 장착된 용접토치를 용접전 그루브 중심부에 자동 배열한 후 용접시 용접 중심선을 자동으로 추적하도록 하여, 한 명의 작업자가 다수대의 캐리지를 운용할 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치에 관한 것이다.

육상 및 해상의 파이프 용접의 경우 그 특성상 설치하고자 하는 현장에서 직접 용접을 통해 파이프를 연결하여야 하나, 대형 파이프의 경우 고정된 용접 토치(torch) 아래에 파이프를 회전시키면서 용접을 수행해야 하므로, 현장 여건상 용접 토치를 고정하기도 힘들뿐만 아니라 대/중량의 파이프를 회전시키기 위한 장비 를 설치하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고정된 파이프를 용접 캐리지(carriage)가 회전하면서 용접할 수 있는 오비탈 용접 캐리지(orbital welding carriage)가 개발되었으나, 크기 및 중량이 500㎏ 이상의 것들이 대부분으로, 실제 현장에서 작업자들이 손쉽게 이동시키기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 원하는 용접 위치에서 용접하기 위해서는 고중량의 용접 캐리지를 이동시켜야 하는 문제점이 있었다.

최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 작업자가 손쉽게 이동 용접할 수 있는 오비탈 용접 캐리지가 국외에서 다양한 형태로 개발되었거나 개발 중이며, 가스메탈아크용접(Gas Metal Arc Welding), 실드메탈아크용접(Shielded Metal Arc Welding) 및 가스텅스텐아크용접(Gas Tungsten Arc Welding)등에 적용되고 있다.

디지털 형태의 자동 용접 캐리지가 개발되기 전에는 아날로그 방식의 캐리지 제어기가 주를 이루었으며, 열악한 용접환경 및 주변 온도에 의해 영향을 많이 받는 경향이 있었다. 디지털 형태의 제어기의 경우 최근에 그 발전 속도가 매우 급속히 증가하고 있으며, 최근에 개발된 대부분의 용접 캐리지 제어기의 경우 디지털 형태의 특성을 이용한 상품들이 출품되고 있다.

상기 디지털 기능을 채용한 용접 캐리지 제어기의 경우, 주변의 열악한 환경 및 주변 온도에 의해 영향을 크게 받지 않는다는 장점뿐만 아니라, 모터제어, 용접기 제어, 오실레이션(Oscillation)제어, 데이터베이스에 저장된 용접조건을 다양한 방법으로 제어할 수 있는 기능 및 미리 프로그램된 기능을 이용하여 장비를 효율적 으로 사용할 수 있는 기능을 보유할 수 있다. 국외에서 개발된 제품 및 특허의 경우 용접조건 자동제어, 오실레이션 제어, 용접기 제어 등 다양한 기능을 갖추고 있으며, 실제 리얼타임(real time) 제어도 성공적으로 구현되고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 기능들은 하나의 캐리지를 자동으로 용접하기 위한 장치이며, 이러한 장치를 이용한 파이프라인 생산속도는 한계를 구비하고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 근접센서 인식용 도그 및 근접센서의 조합에 의해 용접시작점과 용접 종료점을 자동인식하고, 이를 통해 다수대의 캐리지를 제어하여, 캐리지의 충돌을 방지하고, 파이프라인 생산속도를 향상시킬 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 파이프 좌우 면을 기준으로 설치대 다수대의 캐리지에 의해 용접을 수행하여 파이프라인 생산속도를 향상시킬 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 비전센서를 설치하여 용접시 용접중심선을 자동으로 추적할 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 용접 그루브 중심선에 위치한 용접토치의 위치를 중심점으로 인식되도록 하여, 비전센서와 용접토치의 유격 발생시에도 비전센서의 보정작업 없이 용접토치가 용접 그루브 중심선을 따라 용접할 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 독자적인 중앙처리장치를 내장하고 있는 보드를 포함하도록 하여, 보드별 특성에 따라 프로그램을 독립적으로 구성할 수 있는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 파이프를 따라 설치된 가이드링에 비전센서를 구비하는 용접캐리지와 근접센서를 격번으로 설치하는 설치단계와; 상기 용접캐리지에 설치된 용접토치의 중심선과 비전센서 가시영역 중심선을 용접중심선에 일치시키는 중심선 일치단계와; 상기 가이드링에 설치된 각각의 용접캐리지를 구동하여 근접센서에 근접 이동시키는 예비이동단계와; 상기 근접되는 용접캐리지를 근접센서가 감지하여 신호를 캐리지 제어부로 전송하는 용접캐리지 감지단계와; 상기 근접센서의 신호 입력에 따라 각 캐리지별로 할당된 고유번호와 입력되는 신호를 대비하여 근접센서 활성화 지점을 용접시작점으로 인식하고, 각각의 용접캐리지를 구동하여 용접을 실시하는 용접단계와; 상기 용접구동되는 용접캐리지가 이웃하는 또다른 근접센서에 근접되면 이를 감지하여 캐리지 제어부로 신호를 전송하고, 근접센서의 신호입력에 따라 각 캐리지별로 할당된 고유번호와 입력된 신호를 대비하여 활성화된 근접센서의 지점을 용접종료점으로 인식하여 용접을 종료하는 용접종료단계와; 상기 각각의 용접캐리지에 의한 용접작업이 종료되면 각각의 용접캐리지를 원위치로 복귀시키는 복귀단계로 이루어져 있다.

이와 같이 본 발명은 다수대의 용접캐리지에 의해 파이프를 용접하도록 되어 있어, 파이프라인의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 다중 캐리지를 이용한 파이프 용접시 별도의 기계적 장치나 다수의 용접사가 필요 없이 용접 시작점 및 종료점을 자동 인식하므로, 파이프를 효율적으로 용접할 수 있다.

또한 본 발명은 용접캐리지에 비전센서를 설치하여, 용접 중심선을 자동추적하고, 용접토치와 비전센서간의 중심선이 벗어나더라도, 용접토치의 위치를 기준으로 용접 중심선을 자동추적하도록 되어 있어, 별도의 비전센서 보정과정을 생략할 수 있으며, 이를 통해 작업성을 향상시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 파이프라인 자동용접방법을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 다중 용접 캐리지 파이프라인 용접장치를 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 다중 용접 캐리지 파이프라인 용접장치를 보인 개략도를, 도 4 는 본 발명의 용접 전 용접캐리지 초기 위치 오차 발생에 대한 설명을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따라 용접캐리지에 비전센서 설치상태를 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명의 용접 토치와 비전센서간의 기하학적 구성을 보인 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 용접토치 위치제어를 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명에 따른 근접센서와 용접캐리지의 설치상태를 보인 예시도를, 도 9 는 본 발명에 따른 근접센서를 이용한 용접 시작/종료 자동 인식 상세 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 파이프 원주방향을 따라 설치된 가이드링에 비전센서를 구비하는 용접캐리지와 근접센서를 격번으로 설치하는 설치단계(S100); 상기 용접캐리지에 설치된 용접토치의 중심선과 비전센서 가시영역 중심선을 용접중심선에 일치시키는 중심선 일치단계(S200); 상기 가이드링에 설치된 각각의 용접캐리지를 구동하여 근접센서에 근접 이동시키는 예비이동단계(S300); 상기 근접되는 용접캐리지를 근접센서가 감지하여 신호를 캐리지 제어부로 전송하는 용접캐리지 감지단계(S400); 상기 근접센서의 신호 입력에 따라 각 캐리지별로 할당된 고유번호와 입력되는 신호를 대비하여 근접센서 활성화 지점을 용접시작점으로 인식하고, 각각의 용접캐리지를 구동하여 용접을 실시하는 용접단계(S500); 상기 용접구동되는 용접캐리지가 이웃하는 또다른 근접센서에 근접되면 이를 감지하여 캐리지 제어부로 신호를 전송하고, 근접센서의 신호입력에 따라 각 캐리지별로 할당된 고유번호와 입력된 신호를 대비하여 활성화된 근접센서의 지점을 용접종료점으로 인식하여 용접을 종료하는 용접종료단계(S600); 상기 각각의 용접캐리지에 의한 용접작업이 종료되면 각각의 용접캐리지를 원위치로 복귀시키는 복귀단계(S700);를 포함하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 용접단계시 용접에 따른 용접토치 중심선과 비전센서 가시영역 중심선의 오차발생시, 용접토치를 용접 그루브 중심선에 위치시킨 후 이를 중심점으로 인식시켜 비전센서의 기구적 보정없이 비전센서에 의해 용접선을 자동추적하는 보정단계(S`500)를 더 포함한다.

상기 설치단계(S100)는 가이드링(10)에 근접센서(20)를 등간격으로 설치하고, 상기 설치된 근접센서(20) 사이에 위치하도록 다수대의 용접캐리지(30)를 설치한다. 즉, 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 일예로서, 가이드링(10)에 6개의 근접센서(21,22,23,24,25,26)를 설치할 경우, 6대의 용접캐리지(31,32,33,34,35,36)를 각각 설치한다.

상기 중심선 일치단계(200)는 용접 그루부 중심선(111)에 용접캐리지에 설치 된 용접토치의 중심선(41)과 비전센서의 가시영역 중심선(51)이 일치되도록 용접토치(40)와 비전센서(50)를 조립한다.

상기 예비이동단계(S300)는 제어부(60)에 의해 각각의 용접캐리지(30)를 용접시작점으로 이동시킨다. 이때, 상기 다수대의 용접캐리지는 모두 동일방향으로 일방향 이동시키거나, 파이프(100)의 좌측 및 우측에 위치한 용접캐리지를 분리하여 이동시킬 수 있다.

상기 용접캐리지 감지단계(S400)는 제어부(60)에 의해 각각의 용접캐리지(30)가 이동되어 가이드링(10)에 설치된 각각의 근접센서(20)에 용접캐리지가 근접하게 되면, 각각의 근접센서(20)가 이를 감지하여 제어부(60)로 신호를 전송한다.

상기 용접단계(S500)는 근접센서의 신호감지에 따라 근접센서 신호를 제어부가 입력받고 각 용접캐리지별로 할당된 고유 번호와 비교하여, 그 위치의 근접센서를 해당 용접캐리지의 용접시작점으로 인식하여 제어부에 의해 용접을 진행한다. 이때, 용접캐리지는 이웃하는 또다른 근접센서에 근접되는 방향으로 용접을 수행하게 된다.

즉, 일예로서, 도 8 에 도시된 바와 같이, 파이프의 좌측(120)에 위치하는 제 1,2,3 용접캐리지(31,32,33)와, 파이프의 우측에 위치하는 제 4,5,6 용접캐리지(34,35,36)로 분리하여 다중용접캐리지를 제어할 경우,

제 1 용접캐리지(31)가 제 1 근접센서(21)를 활성화시키면 제어부에 의해 제 1 용접캐리지(31)는 자동적으로 제 2 용접캐리지(32) 방향으로 용접작업을 수행시 킨다. 이후 제어부는 제 6 용접캐리지(36)를 제 1 근접센서(21) 위치로 이동시킨 후 제 6 용접캐리지(36)가 제 1 근접센서(21)를 활성화시키면 제어부는 제 6 용접캐리지(36)를 제 5 용접캐리지(35) 방향으로 자동 용접작업을 수행시킨다.

상기 제 1 용접캐리지(31)가 제 1 근접센서(21)를 활성화시킬 때, 이와 동시에 제 2 용접캐리지(32)가 자동적으로 제 2 근접센서(22) 위치까지 이동되어 제 2 근접센서(22)를 또한, 제 3 용접캐리지(23)가 자동적으로 제 3 근접센서(23) 위치까지 이동되어 제 3 근접센서(23)를 각각 활성화시킨다.

즉, 상기 제 1,2,3 용접캐리지(31,32,33)는 제어부(60)에 의해 동시이동 및 용접작업을 수행하여, 파이프의 좌측라인을 용접하게 된다.

또한, 상기 제 4,5,6 용접캐리지(34,35,36) 방향만 반대일 뿐, 제 1,2,3 용접캐리지와 동일한 방법에 의해 제어부를 통해 제어되어 파이프의 우측(130)을 용접하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명은 제 1,2,3,4,5,6 용접캐리지(31,32,33,34,35,36)를 동시에 일방향으로 이동시켜 제어부(60)에 의해 동일방향으로 파이프를 용접할 수도 있을 뿐만 아니라, 각각의 용접캐리지를 순차적으로 구동시켜 파이프를 용접할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 근접센서(20)에 의한 용접캐리지(10)의 위치감지 및 용접시작점 인식이 가능하므로, 가이드링(10)을 따라 이동되는 다중 용접캐리지간의 간섭이 발생되지 않는 범위내에서 제어부에 의해 용접캐리지를 다양한 방법으로 제어할 수 있다.

상기 용접종료단계(S600)는 용접작업을 수행하는 용접캐리지의 근접을 근접 센서에 의해 감지하여, 이에 따른 신호를 제어부로 전송 입력하고, 제어부에서는 각 캐리지별로 할당된 고유번호와 입력된 신호를 대비하여 활성화된 근접센서의 지점을 용접종료점으로 인식시킴으로써, 용접작업을 중단시킨다.

이때, 제 1 용접캐리지(31)의 용접종료점을 인식하는 제 2 근접센서(22)는 제 2 용접캐리지(32)의 용접시작점에 해당되므로, 제어부는 제 1 캐리지의 용접완료 부분과 제 2 캐리지의 용접시작 부분이 정확하게 일치되도록 하거나, 약간의 오버랩(overlap)이 허용되도록 다중 용접캐리지를 제어한다.

상기 복귀단계(S700)는 용접종료단계에 따른 용접작업이 완료되면, 제어부는 각각의 용접캐리지를 최초위치로 복귀시킨다.

상기 보정단계(S`500)는 용접작업에 따른 용접토치와 비전센서의 중심선 오차발생으로 인한 용접결함을 방지하기 위한 단계로, 도 7 에 도시된 바와 같이, 비전센서와 용접토치간의 유격이 발생되면, 비전센서의 위치는 그대로 두고 용접토치를 용접 그루브 중심에 일치시키는 용접토치 보정단계(S`510); 상기 용접토치의 조정후 용접토치의 중심선과 비전센서의 중심선이 벗어나더라도 비전센서에 중심점으로 인식시켜 용접토치의 현상태 위치를 기준점으로 인식시키는 인식단계(S`520); 상기 용접토치의 현상태 위치를 기준으로 제어부가 용접토치의 위치를 제어하여 비전센서에 의해 용접선을 자동추적하는 자동추적단계(S`530)를 포함하도록 되어 있다.

즉, 도 5 에 도시된 바와 같이, 비전센서(50) 및 용접토치(40)는 용접캐리지(30)에 같이 장착되어 있으며, 두 부품모두 기계적으로 조립되어 있기 때문에 사용상의 환경 및 조립공차에 따라 항상 기준위치에서 얼마간의 공차를 가질 수 밖에 없다. 즉, 도 6 에 도시된 바와 같이, 초기에 용접토치의 중심선(41)과 비전센서 가시영역 중심선(51)을 일치시켜 조립하여도 기계적인 구성품이기 때문에 두 중심선간의 오차는 도 6 의 (b)에 도시된 바와 같이 발생할 수 밖에 없다. 용접토치를 이용하여 용접할 경우 용접토치의 중심선(41)과 비전센서 가시영역 중심선(51)은 도 6 의 (a)와 같이 되어야 항상 용접토치가 파이프 용접 그루브 중심선(111)을 따라 용접할 수 있고, 이로 인해 용접 결함이 최소가 될 수 있다.

만일, 비전센서 중심선(51)과 용접토치의 중심선(41)이 도 6 의 (b)와 같이 될 경우에는 반드시 용접결함을 유발하게 되므로 도 6 의 (b)와 같은 현상이 발생하게 되면 비전센서의 기구적인 보정(calibration) 작업이 필요하게 된다. 그러나, 비전센서의 기구적인 3차원 좌표 보정의 경우 비전센서를 일단 캐리지에서 분리한 후 재 보정하거나 다양한 변수를 변경시켜 보정해야 하므로 많은 시간이 소요된다.

본 발명의 보정단계(S`500)는 이와 같은 별도의 비전센서 보정이 필요 없이 용접토치를 수동으로 용접 그루브 중심선에만 위치시킨 후 이를 용접토치의 기준점으로 인식시켜 비전센서와 용접토치간의 유격이 발생하더라도 용접토치가 용접 그루브 중심선을 따라 용접할 수 있도록 되어 있다.

즉, 도 7 은 본 발명에 따른 용접토치 위치제어를 보인 블록예시도를 도시한 것으로, 본 발명의 보정단계(S`500)는 비전센서와 용접토치간의 유격이 발생하면 비전센서 위치는 그대로 두고 용접토치를 용접 그루브 중심에 일치시키는 과정을 수행하고, 상기 과정 후 용접토치와 비전센서간의 중심선이 벗어나더라도 비전센서에 중심점으로 인식시켜, 이 위치를 기준으로 용접토치 위치를 제어하는 과정을 수 행하며, 이를 통해 용접토치를 용접 전 용접 그루브 중심선에 위치시키고, 용접중에도 본 위치를 기준으로 용접선 자동 추적하도록 되어 있다.

본 발명은 파이프 원주방향으로 부착된 가이드링을 따라 용접캐리지가 이동되고 용접캐리지에 설치된 용접토치에 의해 파이프를 용접하는 자동용접장치에 있어서; 상기 자동용접장치는 가이드링(10)을 따라 이동되는 다중 용접캐리지(30)와, 상기 각각의 용접캐리지(30)에 설치되는 비전센서(50)와, 상기 가이드링(10)에 설치되어 용접캐리지(30)의 이동을 감지하는 근접센서(20)와, 상기 근접센서(20)를 활성화시킬 수 있도록 각각의 용접캐리지(30)에 설치되는 근접센서 인식용 도그(37)와, 상기 근접센서(20)의 신호를 입력받아 다중 용접캐리지(30)의 용접시작점 및 용접종료점을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

상기 가이드링에 장착된 근접센서(20)는 도 9 에 도시된 바와 같이 용접캐리지에 설치된 근접센서 인식용 도그(37)와 조합으로 작동되며, 용접캐리지에 장착된 근접센서 인식용 도그(37)가 용접캐리지의 움직임에 의해 가이드링(10)에 장착된 근접센서(20) 위치에 오게되면 이때를 용접 시작 혹은 종료점으로 인식하게 된다.

상기 비전센서(50)는 다중 용접캐리지의 용접토치가 용접중심선을 따라 정렬 및 추적이동되도록 하기 위한 것으로, 다중 용접 캐리지를 이용한 파이프라인 용접시스템의 경우 기계적인 제작 오차나 설치 오차 및 사용시간에 따른 변형에 의해 도 4 에 도시된 바와 같이 개별 용접 캐리지가 용접선 중심을 기준으로 비틀어지거 나 편향되어 놓이게 된다. 이와 같은 두 가지 현상은 독립적이기보다는 복합적으로 발생하기 때문에 작업자 한 명이 3개의 캐리지에 장착된 용접 토치 6개를 용접 중심선에 위치시키기에는 많은 시간이 소요된다. 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위하여 도 5 에 도시된 바와 같이 용접토치가 장착된 용접캐리지에 비전센서를 부착하였다.

상기 제어부(60)는 용접기 제어 및 용접조건 제어를 위한 다수대의 제어 보드와, 오실레이션 및 용접속도 설정을 위한 다수대의 모션제어 보드와, 데이터베이스 접근을 위한 주 제어 보드 및, 용접 전/후 작업자에 의해 다양한 용접기능 선택이 가능한 리모트 조작반 제어 보드를 포함한다. 각 보드는 독자적인 중앙처리장치를 내장하고 있기 때문에 보드 별 특성에 따라 프로그램을 독립적으로 구성할 수 있다. 즉 주제어기가 하나뿐인 시스템에서 발생될 수 있는 프로그램의 복잡성 등을 피할 수 있으며, 이로 인해 제어기 개발시 프로그램에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한 각 보드는 프로그램을 위한 메모리(program memory) 뿐만 아니라 주변의 중앙처리장치 보드와 메모리를 공유할 수 있도록 듀얼포트램(dual port RAM)을 장착하고 있다. 일반 램의 경우 한 방향으로만 데이터를 읽고 쓸 수 있지만, 듀얼포트램의 경우 데이터를 읽고 쓸 수 있는 방향이 2개이므로(예를 들면 왼쪽 오른쪽) 왼쪽 오른쪽에 각각 위치하고 있는 중앙처리장치를 통해 듀얼포트램의 메모리를 독립적으로 접근 할 수 있다. 메모리 공유를 위해 주제어보드에서 모든 데이터를 관리하며, 주제어보드는 모든 용접조건 및 측정된 용접 신호, 용접 모드, 리모트 조작반에 설정된 신호등 장비 구동에 관련된 모든 데이터를 소유하고 있으며, 일정 시간마다 각 중앙처리장치 보드에 위에 열거된 데이터를 듀얼포트램을 이용해 전송한다. 전송된 데이터를 이용해 각 중앙처리장치 보드들은 고유의 프로그램 구동을 위한 변수들을 자체 보드에 내장된 듀얼포트램을 통해 접근하여 프로그램을 실행하도록 되어 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 파이프라인 자동용접방법을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 다중 용접 캐리지 파이프라인 용접장치를 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 다중 용접 캐리지 파이프라인 용접장치를 보인 개략도

도 4 는 본 발명의 용접 전 용접캐리지 초기 위치 오차 발생에 대한 설명을 보인 예시도

도 5 는 본 발명에 따라 용접캐리지에 비전센서 설치상태를 보인 예시도

도 6 은 본 발명의 용접 토치와 비전센서간의 기하학적 구성을 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 용접토치 위치제어를 보인 블록예시도

도 8 은 본 발명에 따른 근접센서와 용접캐리지의 설치상태를 보인 예시도

도 9 는 본 발명에 따른 근접센서를 이용한 용접 시작/종료 자동 인식 상세 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 가이드링 (20) : 근접센서

(30) : 용접캐리지 (37) : 근접센서 인식용 도그

(40) : 용접토치 (41) : 용접토치의 중심선

(50) : 비전센서 (51) : 비전센서 가시영역 중심선

(52) : 비전센서 가시영역

(60) : 제어부 (61) : 용접기

(100) : 파이프 (110) : 용접 그루브

(111) : 용접 그루브 중심선 (120) : 좌측

(130) : 우측 (210) : 와이어 스풀(Wire spool)

(220) : 와이어 피더(Wire feeder) (230) : 와이어 라이너(Wire Liner)

Claims (5)

1. 파이프 원주방향을 따라 설치된 가이드링(10)에 비전센서(50)를 구비하는 용접캐리지(30)와 근접센서(20)를 격번으로 설치하는 설치단계(S100);

   상기 용접캐리지(30)에 설치된 용접토치의 중심선(41)과 비전센서 가시영역 중심선(51)을 용접중심선에 일치시키는 중심선 일치단계(S200);

   상기 가이드링(10)에 설치된 각각의 용접캐리지(30)를 구동하여 근접센서(20)에 근접 이동시키는 예비이동단계(S300);

   상기 근접되는 용접캐리지(30)를 근접센서(20)가 감지하여 신호를 캐리지 제어부로 전송하는 용접캐리지 감지단계(S400);

   상기 근접센서(20)의 신호 입력에 따라 각 용접캐리지별로 할당된 고유번호와 입력되는 신호를 대비하여 근접센서 활성화 지점을 용접시작점으로 인식하고, 각각의 용접캐리지(30)를 구동하여 용접을 실시하는 용접단계(S500);

   상기 용접구동되는 용접캐리지(30)가 이웃하는 또다른 근접센서에 근접되면 이를 감지하여 캐리지 제어부로 신호를 전송하고, 근접센서의 신호입력에 따라 각 용접캐리지별로 할당된 고유번호와 입력된 신호를 대비하여 활성화된 근접센서의 지점을 용접종료점으로 인식하여 용접을 종료하는 용접종료단계(S600);

   상기 각각의 용접캐리지(30)에 의한 용접작업이 종료되면 각각의 용접캐리지(30)를 원위치로 복귀시키는 복귀단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법.
2. 청구항 1 에 있어서;

   용접에 따른 용접토치의 중심선(41)과 비전센서 가시영역 중심선(51)의 오차발생시, 용접토치(40)를 용접 그루브 중심선(111)에 위치시킨 후 이를 중심점으로 인식시켜 비전센서의 기구적 보정없이 비전센서(50)에 의해 용접선을 자동추적하는 보정단계(500`)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법.
3. 청구항 2 에 있어서;

   상기 보정단계(S`500)는 비전센서(50)와 용접토치(40)간의 유격이 발생되면, 비전센서(50)의 위치는 그대로 두고 용접토치(40)를 용접 그루브 중심에 일치시키는 용접토치 보정단계(S`510);

   상기 용접토치(40)의 조정후 용접토치의 중심선(41)과 비전센서 가시영역 중심선(51)이 벗어나더라도 비전센서(50)에 중심점으로 인식시켜 용접토치(40)의 현상태 위치를 기준점으로 인식시키는 인식단계(S`520);

   상기 용접토치(40)의 현상태 위치를 기준으로 제어부(60)가 용접토치(40)의 위치를 제어하여 비전센서(50)에 의해 용접선을 자동추적하는 자동추적단계(S`530)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법.
4. 파이프 원주방향을 따라 부착된 가이드링을 따라 용접캐리지가 이동되고 용접캐리지에 설치된 용접토치에 의해 파이프를 용접하는 자동용접장치에 있어서;

   상기 자동용접장치는 가이드링(10)을 따라 이동되는 다중 용접캐리지(30)와, 상기 각각의 용접캐리지(30)에 설치되는 비전센서(50)와, 상기 가이드링(10)에 설치되어 용접캐리지(30)의 이동을 감지하는 근접센서(20)와, 상기 근접센서(20)를 활성화시킬 수 있도록 각각의 용접캐리지(30)에 설치되는 근접센서 인식용 도그(37)와, 상기 근접센서(20)의 신호를 입력받아 다중 용접캐리지(30)의 용접시작점 및 용접종료점을 제어하는 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접장치.
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