KR101507910B1 - Automatic overlay welding apparatus for banding pipe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오버레이 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 곡관과 직관이 연결된 밴드관의 내면 전체를 자동으로 오버레이 용접할 수 있는 밴드관 오버레이 자동용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay automatic welding apparatus, and more particularly, to a band tube overlay automatic welding apparatus capable of automatically overlaying an entire inner surface of a band pipe to which a straight pipe is connected.
일반적으로 발전설비나 석유화학 플랜트의 배관설비에는 저급재료인 탄소강이 주로 사용되고 그 내면에 스테인레스나 니켈합금 등의 내구성, 내부식성, 고강도성을 가진 이종금속으로 일정두께 덧용접을 실시하여 사용한다. 이러한 덧용접을 보통 오버레이용접(overlay welding)이라 하는데, 매우 취약한 환경에서 물리적 성질이 약한 금속이 사용될 때 금속 표면을 용접으로 코팅하여 내부식성, 내구성, 내마모성, 강도 등을 향상시키는 방법이다. In general, carbon steel, which is a low-grade material, is mainly used for piping systems of power plants and petrochemical plants, and a certain thickness overlay welding is performed on the inner surface of the pipe with dissimilar metals having durability, corrosion resistance and high strength such as stainless steel or nickel alloy. Such overlay welding is generally referred to as overlay welding, and is a method for improving corrosion resistance, durability, abrasion resistance and strength by coating a metal surface with a metal when a metal having weak physical properties is used in a very weak environment.
한편, 석유화학 플랜트의 배관설비에는 직선형태의 직관 뿐만 아니라 배관의 방향전환을 위해 다양한 곡관이 사용된다. 곡관은 45도, 90도 등으로 각도가 정해져 제조된다. 이에 따라 직관에 곡관을 연결할 경우 정해진 각도로만 방향전환이 가능한 제한이 있다. On the other hand, piping systems of petrochemical plants use various types of bends to change the direction of piping as well as straight pipe. The curved tube is manufactured at angles of 45 degrees, 90 degrees, and the like. As a result, there is a restriction that can be changed only at a certain angle when connecting a straight pipe to a curved pipe.
이에 최근에는 직관의 일부분을 고주파 가열해서 원하는 각도로 굽혀 사용하는 밴드관이 사용된다. 밴드관의 경우 직선배관과 연결할 때 희망하는 각도, 일례로 35도, 60도, 75도 등 다양한 각도로 방향전환 설계가 가능하다. Recently, a band tube is used in which a part of the straight tube is bent by using a high-frequency heating at a desired angle. In the case of the band pipe, it is possible to design the diversion at various angles such as 35 °, 60 ° and 75 ° at the desired angle when connecting with the straight pipe.
도 1은 밴드관(10)의 일례를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 밴드관(10)은 곡관(13)과 직관(11)이 함께 존재한다. 이러한 밴드관(10)의 곡관(13)은 내측면과 외측면의 곡률반경에 차이가 있어 직관에서와 같이 원주방향을 따라 오버레이 용접할 경우 내측면과 외측면의 용접 비드 간격이 상이한 차이가 발생된다. Fig. 1 is a perspective view showing an example of the
이에 밴드관(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 오버레이 용접을 시행하게 된다. 즉, 직관(11)은 단면에 대해 원주방향을 따라 토치가 이동하며 용접을 하게 되고, 곡관(13)은 밴드관(10)의 길이방향을 따라 토치가 이동하며 용접을 하게 된다. The
이렇게 직관(11)과 곡관(13)을 다른 방향으로 용접하는 밴드관(10)의 오버레이 용접은 작업자에 의해 수동으로 수행되었다. 이에 따라 오버레이 용접에 장시간이 소요되고, 정밀도도 떨어지며 고열에 오래 노출되어 작업자의 피로가 극심한 문제가 있었다. 또한, 작업자가 들어갈 수 없는 내경이 작은 밴드관(10)은 오버레이 용접이 어려운 문제가 있었다.
Overlay welding of the
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 직관과 곡관이 함께 형성된 밴드관을 자동으로 오버레이 용접할 수 있는 밴드관 오버레이 자동용접장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a band tube overlay automatic welding apparatus capable of automatically overlaying a band tube formed with an intact tube and a curved tube together.
본 발명의 다른 목적은 곡관의 다양한 굽힘각도와 직관의 길이에 따라 호환되어 사용될 수 있는 밴드관 오버레이 자동용접장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a band-tube overlay automatic welding apparatus which can be used interchangeably according to various bending angles of the bending tube and the length of the straight tube.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention by those skilled in the art.
본 발명의 목적은 곡관과 직관이 함께 형성된 밴드관의 내부를 오버레이 자동용접하는 밴드관 오버레이 자동용접장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 밴드관 오버레이 자동용접장치는, 상기 밴드관의 하부를 지지하며, 지면에 대해 수평한 방향으로 회전 및 지면에 대해 수직한 방향으로 틸팅 가능하게 형성되는 포지셔너와; 상기 포지셔너의 상부에 상기 밴드관이 눕혀지거나 세워지도록 상기 밴드관을 지지하는 밴드지지부와; 전후 및 상하로 이동가능하게 구비되며, 상기 곡관구간의 곡률반경에 대응되는 곡률을 갖도록 곡선형태로 형성되며, 상기 밴드관 내부를 오버레이 용접하는 토치를 지지하는 매니퓰레이터와; 상기 밴드관의 곡관구간의 굽힘각도와 상기 직관구간의 길이를 입력받는 입력부와; 상기 곡관구간의 굽힘각도와 상기 직관구간의 길이에 따라 상기 포지셔너와 상기 매니퓰레이터를 제어하여 상기 토치의 용접궤적을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 포지셔너의 상부에 상기 밴드관이 눕혀진 상태에서 상기 토치를 상기 밴드관의 곡관시작점에 위치시키고, 상기 포지셔너를 상기 밴드관의 곡관시점점과 곡관종착점까지 수평방향으로 반복 회동시켜 상기 곡관구간이 오버레이 용접되도록 제어하고, 상기 밴드관의 직관구간이 상기 포지셔너의 회전 중심에 수평하게 위치되도록 배치한 상태에서, 상기 포지셔너를 지면에 대해 수직하게 틸팅시킨 후, 상기 토치를 상기 밴드관의 직관시작점에 위치시키고, 상기 포지셔너를 수평방향으로 회전시켜 상기 직관구간이 오버레이 용접되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. The object of the present invention can be achieved by an automatic band-tube overlay automatic welding apparatus for automatically overlaying the inside of a band tube formed with a straight tube and a bending tube. A band tube overlay automatic welding apparatus of the present invention comprises: a positioner for supporting a lower portion of the band tube, the positioner being rotatable in a horizontal direction with respect to the ground and being tiltable in a direction perpendicular to the ground; A band supporter for supporting the band tube so that the band tube is laid or raised on an upper portion of the positioner; A manipulator provided in a curved shape so as to have a curvature corresponding to a radius of curvature of the curved section and being supported movably forward and backward and up and down and supporting a torch for overlay welding the inside of the band tube; A bending angle of the bending section of the band tube and a length of the bending section; And a controller for controlling the positioner and the manipulator according to a bending angle of the bending section and a length of the bending section to control a welding locus of the torch, wherein the control section controls the bending angle of the bending section And the positioner is repeatedly rotated in the horizontal direction from the point of time of the bending of the bending tube to the point of bending of the bending tube so that the bending section is overlay welded, The positioner is tilted vertically with respect to the ground in a state where the section is horizontally positioned at the center of rotation of the positioner and then the torch is positioned at the introductory starting point of the band tube and the positioner is rotated in the horizontal direction So that the straight pipe section is overlay welded.
일 실시예에 따르면, 상기 포지셔너는, 상기 밴드관이 안착되는 회전판과; 상기 회전판을 수평회전시키는 수평회전부와; 상기 회전판을 틸팅시키는 틸팅구동부를 포함하며, 상기 밴드지지부는, 상기 회전판의 상부에 착탈가능하게 결합되는 복수개의 회전판결합레일과; 상기 회전판결합레일을 따라 이동가능하게 결합되며, 상부가 개폐가능하게 구비되어 내부에 상기 밴드관을 수용하는 밴드지지링을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment, the positioner includes: a rotating plate on which the band tube is seated; A horizontal rotation part for horizontally rotating the rotary plate; And a tilting driving unit for tilting the rotating plate, wherein the band supporting unit comprises: a plurality of rotating plate connecting rails detachably coupled to the rotating plate; And a band support ring movably coupled along the rotation plate coupling rail and having an upper portion opened and closed to receive the band tube therein.
일 실시예에 따르면, 상기 밴드관의 곡관시작점과 곡관종착점에 구비되어 상기 토치의 접근을 감지하는 제1토치감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1토치감지부의 감지결과에 따라 상기 포지셔너의 수평방향 회전방향을 변경하고, 상기 밴드관의 단면 원주방향을 따른 상기 토치의 용접각도를 조절한다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus further includes a first torch sensing unit provided at a starting point of a bend of the band tube and a curvilinear end point to sense the approach of the torch, The direction of rotation in the horizontal direction is changed and the welding angle of the torch along the circumferential direction of the band tube is adjusted.
일 실시예에 따르면, 상기 밴드관의 직관영역의 일영역에 길이방향을 따라 구비되어 상기 토치의 접근을 감지하는 제2토치감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제2토치감지부의 감지결과에 따라 상기 매니퓰레이터를 전후로 이동시킨다.
According to an embodiment of the present invention, the apparatus further includes a second torch sensing unit provided along a longitudinal direction in one region of the straight tube region of the band tube to sense the approach of the torch, Thereby moving the manipulator back and forth.
본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치는 곡관 뿐만 아니라 직관까지 자동으로 용접이 진행된다. 이에 따라 작업자의 노동력이 요구되지 않으므로 생산성과 정밀성 및 안정성을 높일 수 있다. The automatic welding apparatus of the band tube overlay according to the present invention automatically performs welding to the straight pipe as well as the curved pipe. As a result, the labor force of the worker is not required, and productivity, precision, and stability can be improved.
또한, 붐대와 토치가 삽입될 수 있는 범위 내에서 직경이 작은 밴드관도 오버레이 용접을 수행할 수 있다.
In addition, it is possible to perform a band-diameter overlay welding with a small diameter within a range in which the boom bar and the torch can be inserted.
도 1은 일반적인 밴드관의 형상을 도시한 예시도,
도 2는 일반적인 밴드관의 오버레이 용접형태를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치의 곡관용접시 구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치의 직관용접시 구성을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치의 곡관용접시 측면구성을 도시한 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치의 곡관용접과정을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치의 직관용접과정을 도시한 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치로 용접가능한 밴드관의 사양을 도시한 도표이고,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치로 용접할 때 토치의 이동궤적을 도시한 예시도이다. FIG. 1 is an exemplary view showing the shape of a general band tube,
FIG. 2 is an exemplary view showing an overlay welding type of a general band pipe,
FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a bending tube welding apparatus of a band tube overlay automatic welding apparatus according to the present invention,
FIG. 4 is a perspective view showing the construction of an automatic pipe-tube overlay automatic welding apparatus according to the present invention,
FIG. 5 is a side view showing a side construction of a bend tube welding automatic welding apparatus according to the present invention,
FIG. 6 is a view illustrating an example of a bending process of a bend tube overlay automatic welding apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing an example of a straight pipe welding process of an automatic band pipe overlay welding apparatus according to the present invention,
FIG. 8 is a graph showing the specifications of a band tube that can be welded by the automatic welding apparatus of the band tube overlay according to the present invention,
FIGS. 9A to 9D are views illustrating movement trajectories of a torch when the automatic welding apparatus for a band tube overlay according to the present invention is used for welding.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도 3은 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치(1)의 곡관 용접시의 상태를 도시한 사시도이다. FIG. 3 is a perspective view showing a state of the automatic welding apparatus for a
여기서, 밴드관(10)은 직관(11)의 양단을 고정한 상태에서 가운데 영역에 고주파 열을 가하여 가운데 영역을 구부려 직관(11)과 곡관(13)이 함께 형성된 파이프이다. 본 발명의 도면들에는 밴드관(10)의 밴딩각도(θ)가 45°와 90°로만 도시되어 있으나 이는 일례일 뿐이며 0° ∼90° 사이에서 희망하는 밴딩각도로 형성될 수 있다. Here, the
본 발명의 밴드관 오버레이 자동용접장치(1)는 밴드관(10)을 지지하는 포지셔너(100)와, 토치(311)가 지지되는 매니퓰레이터(300)와, 밴드관(10)을 포지셔너(100)에 눕혀지거나 세워지도록 지지하는 밴드지지부(200)와, 밴드관(10)의 사양을 입력하는 입력부(400)와, 입력부(400)를 통해 입력된 사양에 따라 각 구성들을 제어하여 자동용접이 진행되도록 하는 제어부(500)를 포함한다. The band tube overlay
포지셔너(100)는 오버레이 용접 수행 중에 밴드관(10)을 지지한다. 포지셔너(100)는 밴드관(10)이 안착되는 회전판(110)과, 회전판(110)을 지면에 대해 수평방향으로 회전시키는 수평회전축(120)과, 수평회전축(120)을 회전구동하는 수평구동모터(미도시)가 수용되는 수평구동박스(130)와, 수평구동박스(130)의 좌우로 연장되어 수평회전축(120)을 지면에 대해 일정각도 틸팅시키는 틸팅축(140)과, 틸팅축(140)을 틸팅구동하는 틸팅전동수단(150)과, 틸팅전동수단(150)을 구동하는 틸팅구동모터(미도시)를 포함한다. The
회전판(110)은 일정 직경을 갖는 원형판 형태로 형성된다. 회전판(110)은 수평회전축(120)에 회전가능하게 결합된다. 회전판(110)의 판면에는 밴드지지부(200)가 착탈가능하게 결합되는 결합공(111)이 동심원 방향으로 일정 간격으로 복수개가 형성된다. The
수평회전축(120)은 회전판(110)의 배면에 구비되며, 수평구동모터(미도시)의 구동에 의해 회전하며 회전판(110)을 회전시킨다. The horizontal
틸팅축(140)은 수평구동박스(130)의 양측으로 일정 길이 연장되며, 틸팅전동수단(150)과 틸팅구동모터(미도시)의 동작에 의해 틸팅된다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포지셔너(100)는 틸팅구동모터(미도시)의 구동에 따라 틸팅구동축(미도시)이 일정각도 회전하고, 틸팅구동축(미도시)에 고정결합된 틸팅구동기어(미도시)와 틸팅전동수단(150)이 기어로 맞물려 틸팅축(140)이 틸팅된다. 그러나, 이는 일례일 뿐이며 포지셔너(100)는 회전판(110)을 수평방향으로 회전시키고, 틸팅을 가능하게 할 수 있는 다양한 형태로 구비될 수 있다. The
포지셔너(100)는 곡관(13)의 오버레이 용접시에는 틸팅축(140)이 틸팅되지 않은 상태로, 즉 회전판(110)이 지면에 대해 수평한 상태로 배치되어 회전판(110)이 수평방향으로 회전한다. 반면, 직관의 오버레이 용접시에는 포지셔너(100)는 틸팅축(140)이 90° 각도로 틸팅된 상태, 즉 회전판(110)이 지면에 대해 수직한 상태로 배치되어 회전판(110)이 수평방향으로 회전한다. The
회전판(110)의 회전과 틸팅축(140)의 틸팅은 제어부(500)의 제어에 의해 조절된다.
The rotation of the
밴드지지부(200)는 포지셔너(100)의 회전판(110) 상에 밴드관(10)을 고정시킨다. 밴드지지부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 밴드관(10)의 곡관(13)의 오버레이 용접시에는 밴드관(10)이 회전판(110)에 눕혀지도록 지지하고, 도 4에 도시된 바와 같이 밴드관(10)의 직관(11)의 오버레이 용접시에는 밴드관(10)이 회전판(110)에 세워지도록 지지한다. The
이를 위해 밴드지지부(200)는 회전판(110)에 착탈가능하게 배치되는 복수개의 회전판결합레일(210)과, 회전판결합레일(210) 상을 이동가능하게 결합되며 밴드관(10)을 내부에 수용하는 밴드지지링(220)을 포함한다. To this end, the
회전판결합레일(210)은 밴드관(10)의 길이와 형상에 따라 회전판(110)에 결합되는 개수가 조절된다. 회전판결합레일(210)은 플랜지(211) 부위를 회전판(110)의 결합공(111)에 결합볼트(미도시)로 체결하여 고정된다. The number of the rotary plate coupling rails 210 coupled to the
밴드지지링(220)은 회전판결합레일(210)에 이동가능하게 결합되는 레일결합링(221)과, 레일결합링(221)에 개폐가능하게 결합되는 개폐링(223)을 포함한다. 개폐링(223)은 레일결합링(221)에 힌지결합된다. 개폐링(223)과 레일결합링(221)의 내부에는 밴드관(10)의 외경에 대응되는 수용공(225)이 형성된다. 개폐링(223)과 레일결합링(221)은 락킹부재(미도시)에 의해 결합상태가 구속되거나 해지된다. The
작업자는 밴드관(10)의 밴딩각도(θ)와 직관(11)의 길이(L) 등을 고려하여 복수개의 회전판결합레일(210)을 회전판(110)에 배치하고, 각 회전판결합레일(210)에 결합된 밴드지지링(220)을 직선이동시킨다. 그리고, 밴드지지링(220)을 개방한 후 밴드관(10)을 수용공(225)에 수용한 후 밴드지지링(220)을 닫아 밴드관(10)의 위치를 고정한다. The worker places a plurality of rotary plate coupling rails 210 on the
여기서, 곡관(13)의 용접시에는 밴드관(10)이 회전판(110) 상에 눕혀지게 배치되나, 직관(11)의 용접시에는 밴드관(10)이 회전판(110)에 기립되게 배치된다. 이를 위해 직관(11)의 용접시에는 도 4에 도시된 바와 같이 회전판결합레일(210)이 회전판(110)에 수직하게 결합되어 밴드관(10)의 일단을 지지한다.
Here, the
매니퓰레이터(300)는 토치(311)가 밴드관(10)의 내부를 오버레이 용접하도록 지지한다. 매니퓰레이터(300)는 제어부(500)의 제어에 따라 토치(311)가 상하 또는 전후로 이동되도록 지지한다. 매니퓰레이터(300)는 토치(311)를 지지하며 밴드관(10) 내부로 삽입되는 붐대(310)와, 붐대(310)를 수직방향으로 이동시키는 수직이동부(330)와, 붐대(310)를 전후방향으로 이동시키는 수평이동부(340)와, 이들을 지지하는 이동대차(350)를 포함한다. The
본 발명에 따른 매니퓰레이터(300)는 이동대차(350)의 바퀴에 의해 이동가능하게 구비되나, 경우에 따라 고정식으로 구비될 수도 있다. The
한편, 붐대(310)는 곡관(13)의 곡률반경에 대응되는 곡률을 갖도록 형성된다. 이에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 곡관(13)의 오버레이 용접시에 곡관(13)의 회전시 직관(11) 및 곡관(13) 내벽면과 접촉되지 않아 곡관(13)의 용접이 가능하도록 한다. On the other hand, the
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또한, 붐대(310)는 수평이동부(340)에 의해 전후 이동가능하게 구비된다. 이에 의해 붐대(310)는 직관(11)의 오버레이 용접시에 회전판(110)이 원주방향을 따라 1회전을 하며 1패쓰의 용접이 완료되면 후진하여 다음 패쓰의 용접이 수행되도록 한다.
In addition, the
입력부(400)는 작업자로부터 오버레이 용접을 수행할 밴드관(10)의 사양을 입력받는다. 작업자는 밴드관(10)의 굽힘각도(θ)와, 직관(11)의 길이(L)를 입력한다. The
제어부(500)는 입력부(400)를 통해 입력된 밴드관(10)의 사양을 기초로 오버레이 용접과정 중에 포지셔너(100)와 매니퓰레이터(300)를 제어한다. 제어부(500)는 곡관 용접시에 포지셔너(100)를 수평방향으로 반복 회전하여 곡관 용접이 진행되도록 한다. 또한, 제어부(500)는 틸팅구동모터(미도시)를 구동하여 회전판(110)을 틸팅시키고, 회전판(110)을 회전시켜 직관 용접이 진행되도록 한다. 직관 용접이 진행됨에 따라 매니퓰레이터(300)를 제어하여 붐대(310)가 후진하도록 한다.
The
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치(1)의 용접과정을 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다. A welding process of the
먼저, 포지셔너(100)의 회전판(110)이 지면에 수평한 상태가 되도록 틸팅축(140)을 조절한다. 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 회전판(110)이 지면에 수평하게 배치되면, 상부에 오버레이 용접을 할 대상인 밴드관(10)의 형상에 대응되도록 복수개의 밴드지지부(200)를 배치한다. First, the tilting
복수개의 회전판결합레일(210)을 회전판(110)의 판면에 수평하게 방사방향으로 배치하고, 각 회전판결합레일(210)에 결합된 밴드지지링(220)을 좌우로 직선이동시켜 밴드관(10)의 위치에 맞게 조절한다. 그리고, 각 밴드지지링(220)의 개폐링(223)을 개방하여 밴드관(10)을 밴드지지링(220) 내부에 수용시킨다. 이 때, 밴드관(10)은 그 크기와 무게에 따라 크레인 등을 이용해 회전판(110)에 눕혀지도록 안착된다. 여기서, 밴드관(10)이 눕혀진다는 의미는 곡관(13)의 곡률에 의한 곡면이 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 회전판(110)의 원주방향을 따라 위치하도록 배치되는 것이다.The plurality of rotary plate coupling rails 210 are radially arranged horizontally on the plate surface of the
이 때, 밴드관(10)은 회전판(110)에 배치될 때, 붐대(310)의 궤적을 고려하여 회전판(110)의 중심영역 보다 반경방향 외측영역에 배치되는 것이 바람직하다. In this case, when the
밴드관(10)의 고정이 완료되면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 밴드관(10) 내부로 붐대(310)가 이동된다. 붐대(310)는 직관(11)을 통해 삽입되어 곡관(13)의 시작점(A위치)에 위치한다. When the fixing of the
여기서, 밴드관(10)의 외부 또는 내부의 곡관(13)의 시작점(A위치)와 종료점(B위치)에는 토치(311)의 접근을 감지하는 제1토치감지부(510)가 구비된다. 제1토치감지부(510)는 회전판(110)의 회전에 의해 밴드관(10)이 회전하여 토치(311)가 시작점 또는 종료점에 도달하면 제어부(500)로 감지신호를 전송하여, 제어부(500)가 회전판(110)의 회전방향을 바꾸도록 한다. The first
곡관(13)의 시작점(A위치)에서 용접이 시작되면, 토치(311)가 곡관(13)의 내벽면으로 용접(W1)을 시작한다. 제어부(500)의 제어에 의해 포지셔너(100)가 구동되어 회전판(110)이 시계방향으로 회전된다. 이에 의해 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 붐대(310)는 고정된 상태에서 밴드관(10)이 회전판(110)과 함께 회전된다. 그리고, 곡관(13)의 내부에는 길이방향을 따른 곡관용접이 수행된다. 회전판(110)의 회전에 의해 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 곡관(13)의 종료점(B위치)이 토치(311)에 이르게 되면, 제어부(500)의 제어에 의해 회전판(110)의 회전방향이 반전된다. When the welding is started at the starting point (position A) of the bending
이와 동시에 토치(311)가 일정각도 회전하여 기용접한 용접패쓰(P1)의 다음 용접패쓰(P2)를 용접하게 된다. 이러한 방식으로 회전판(110)이 시계방향과 반시계방향으로 곡관(13)의 곡률길이만큼 반복적으로 왕복운동을 하면서, 토치(311)가 점차 각도를 회전하며 곡관(13) 내부를 오버레이 용접 하게 된다. 반복적인 오버레이 용접에 의해 곡관(13)의 하부 절반부분을 모두 오버레이 용접하게 되면, 밴드지지부(200)를 개방한 후 밴드관(10)을 뒤집어 배치한다. 그리고, 곡관(13)의 나머지 절반부분을 동일한 방식으로 오버레이 용접을 수행한다. At the same time, the
곡관(13) 부분의 오버레이 용접이 모두 완료되면, 밴드관(10)을 회전판(110)에 대해 세워지게 배치한다. 밴드관(10)이 세워진다는 의미는 도 4에 도시된 바와 같이 곡관(13)의 곡률에 의한 곡면이 회전판(110)의 바닥을 향하도록 기립되게 배치되는 것이다. When the overlay welding of the portion of the bending
이를 위해 밴드지지부(200)로부터 밴드관(10)을 분리하고, 밴드지지부(200)를 회전판(110)에 대해 수직하게 배치한다. 도 4와 도 7에 도시된 바와 같이 오버레이 용접할 직관(11)이 회전판(110)의 중심축선에 위치하도록 복수개의 밴드지지부(200)를 배치하여 지지한다. To this end, the
그리고, 포지셔너(100)를 틸팅시켜 회전판(110)을 지면에 대해 기립하게 배치시킨다. 이에 의해 용접할 직관(11)이 회전축의 중심축선상에 수평하게 배치된다. 이 상태에서, 붐대(310)를 직관(11) 내부로 삽입한다. Then, the
여기서, 직관(11)의 외부에는 직관(11)의 길이방향을 따라 제2토치감지부(520)가 구비된다. 제2토치감지부(520)는 토치(311)가 접근하는 것을 감지하여, 1회전에 의한 한 패쓰의 직관의 용접이 완료되면, 붐대(310)가 후진하여 다음 패쓰의 용접이 진행되도록 한다. Here, the second
제어부(500)가 회전판(110)과 토치(311)를 구동하여 용접이 시작되면, 회전판(110)이 회전한다. 직관 시작점(C위치)에 위치한 토치(311)는 위치가 고정이고, 회전판(110)의 회전에 의해 직관(11)이 원주방향으로 회전한다. 이에 따라 토치(311)가 직관(11)의 내벽면을 원주방향을 따라 오버레이 용접을 하게 된다. When the
도 7의 (b)와 같이 회전판(110)이 180도 회전하게 되면, 토치(311)가 직관(11)의 내벽면을 180도 용접하게 된다. 회전판(110)이 한 바퀴 회전하고, 제2토치감지부(520)가 토치(311)를 감지하면, 제어부(500)는 매니퓰레이터(300)를 제어하여 붐대(310)가 일정 길이 후진하여 다음 패쓰의 용접이 이루어지도록 한다. 동일한 방식으로 직관 시작점(C위치)으로부터 최외곽 측으로 이동하며 직관 용접을 완료한다. 7 (b), when the
밴드관(10)의 한 쪽 직관영역(C 위치)의 오버레이 용접을 완료하면, 밴드관(10)의 위치를 바꾸어 반대쪽 직관영역(D위치)의 오버레이 용접을 진행한다. When overlay welding of one of the straight tube regions (C position) of the
이에 의해 전체 밴드관(10)의 오버레이 용접이 작업자의 개입없이 자동으로 진행될 수 있다.
Whereby overlay welding of the
한편, 도 8은 본 발명의 오버레이 자동용접장치(1)를 이용해 용접할 수 있는 밴드관(10)의 사양을 나타낸 도표이고, 도 9의 (a) 내지 (d)는 사양이 상이한 밴드관(10)의 오버레이 용접시 토치(311)의 이동궤적을 나타낸 예시도이다. 8 is a table showing the specifications of the
도 9의 (a)는 직경이 8inch이고, 밴딩각도(θ1)가 45°이고, 직관(11a)의 길이(ℓ1)가 300mm인 밴드관(10a)의 곡관(13a) 용접궤적(W1)을 나타낸 예시도이다. 이 경우 용접궤적(W1)을 따라 토치(311)가 이동할 때, 직관(11a)의 단부 벽면과 토치(311)가 간섭하는 것을 알 수 있다. 이에 따라 이 사양의 밴드관(10a)은 본 발명에 따른 오버레이 자동용접장치(1)를 이용해 오버레이 용접을 할 수 없다. 9A shows the welding locus W1 of the bending
한편, 도 9의 (b)는 직경이 8inch이고, 밴딩각도(θ2)가 90°이고, 직관(11b)의 길이(ℓ2)가 150mm인 밴드관(10b)의 곡관(13b) 용접궤적(W1)을 나타낸 예시도이다. 이 경우 용접궤적(W1)을 따라 토치(311)가 이동할 때, 직관(11b)의 단부 벽면과 토치(311)가 간섭하지 않는 것을 알 수 있다. 이에 따라 이 사양의 밴드관(10b)은 본 발명에 따른 오버레이 자동용접장치(1)를 이용해 오버레이 용접을 할 수 있다.9B shows a welding locus W1 of the bending
도 9의 (c )는 직경이 30inch이고, 밴딩각도(θ1)가 45°이고, 직관(11c)의 길이(ℓ3)가 300mm인 밴드관(10c)의 곡관(13c) 용접궤적(W1)을 나타낸 예시도이다. 이 경우 용접궤적(W1)을 따라 토치(311)가 이동할 때, 직관(11c)의 단부 벽면과 토치(311)가 간섭하지 않는 것을 알 수 있다. 9C shows the welding locus W1 of the bending
또한, 도 9의 (d )는 직경이 30inch이고, 밴딩각도(θ2)가 90°이고, 직관(11d)의 길이(ℓ4)가 150mm인 밴드관(10d)의 곡관(13d) 용접궤적(W1)을 나타낸 예시도이다. 이 경우 용접궤적(W1)을 따라 토치(311)가 이동할 때, 직관(11d)의 단부 벽면과 토치(311)가 간섭하지 않는 것을 알 수 있다. 9D shows the welding locus W1 of the bending
이에 따라 이 사양의 밴드관(10c,10d)은 본 발명에 따른 오버레이 자동용접장치(1)를 이용해 오버레이 용접을 할 수 있다. 반면, 도 8에 도시된 바와 같이 8inch, 10inch, 12inch 직경의 직관길이 300mm인 밴드관의 경우 본 발명에 따른 오버레이 자동용접이 불가능한 것을 실험결과 알 수 있었다. 따라서, 상술한 오버레이 용접이 불가능한 사양을 제외한 나머지 사양의 밴드관, 또한 굽힘각을 조절한 밴드관의 오버레이 용접이 가능하다.
Accordingly, the
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 밴드관 오버레이 자동용접장치는 곡관 뿐만 아니라 직관까지 자동으로 용접이 진행된다. 이에 따라 작업자의 노동력이 요구되지 않으므로 생산성과 정밀성 및 안정성을 높일 수 있다. As described above, according to the present invention, welding is automatically performed not only to the bend but also to the straight pipe. As a result, the labor force of the worker is not required, and productivity, precision, and stability can be improved.
또한, 붐대와 토치가 삽입될 수 있는 범위 내에서 직경이 작은 밴드관도 오버레이 용접을 수행할 수 있다.
In addition, it is possible to perform a band-diameter overlay welding with a small diameter within a range in which the boom bar and the torch can be inserted.
이상에서 설명된 본 발명의 밴드관 오버레이 용접장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
The embodiments of the band tube overlay welding apparatus of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. You will know very well. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1 : 오버레이 자동용접장치 100 : 포지셔너
110 : 회전판 111 : 결합공
120 : 수평회전축 130 : 수평구동박스
140 : 틸팅축 150 : 틸팅전동수단
160 : 틸팅구동축 161 : 틸팅구동기어
170 : 틸팅구동모터 180 : 지지프레임
200 : 밴드지지부 210 : 회전판결합레일
220 : 밴드지지링 221 : 레일결합링
223 : 개폐링 225 : 수용공
300 : 매니퓰레이터 310 : 붐대
311 : 토치 330 : 수직이동부
340 : 수평이동부 350 : 이동대차
400 : 입력부 500 : 제어부
510 : 제1토치감지부 520 : 제2토치감지부1: Overlay automatic welding device 100: Positioner
110: rotating plate 111: engaging hole
120: horizontal rotary shaft 130: horizontal drive box
140: tilting shaft 150: tilting transmission means
160: tilting drive shaft 161: tilting drive gear
170: tilting drive motor 180: support frame
200: band support part 210: spindle coupling rail
220: band support ring 221: rail coupling ring
223: opening / closing ring 225: receiving hole
300: Manipulator 310: Boom
311: torch 330: vertical moving part
340: Horizontal moving part 350: Moving carriage
400: input unit 500:
510: first torch sensing unit 520: second torch sensing unit
Claims (4)
상기 밴드관의 하부를 지지하며, 지면에 대해 수평한 방향으로 회전 및 지면에 대해 수직한 방향으로 틸팅 가능하게 형성되는 포지셔너와;
상기 포지셔너의 상부에 상기 밴드관이 눕혀지거나 세워지도록 상기 밴드관을 지지하는 밴드지지부와;
전후 및 상하로 이동가능하게 구비되며, 밴드관의 곡관구간의 곡률반경에 대응되는 곡률을 갖도록 곡선형태로 형성되며, 상기 밴드관 내부를 오버레이 용접하는 토치를 지지하는 매니퓰레이터와;
상기 밴드관의 곡관구간의 굽힘각도와 직관구간의 길이를 입력받는 입력부와;
상기 곡관구간의 굽힘각도와 상기 직관구간의 길이에 따라 상기 포지셔너와 상기 매니퓰레이터를 제어하여 상기 토치의 용접궤적을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 밴드지지부는,
포지셔너의 회전판의 상부에 착탈가능하게 결합되는 복수개의 회전판결합레일과;
상기 회전판결합레일을 따라 이동가능하게 결합되며, 상부가 개폐가능하게 구비되어 내부에 상기 밴드관을 수용하는 밴드지지링을 포함하고,
곡관 용접시에는 상기 회전판결합레일을 상기 회전판에 배치하여 상기 밴드관이 상기 회전판 상에 눕혀지도록 지지하고, 직관 용접시에는 상기 회전판결합레일을 상기 회전판에 수직하게 결합시켜 상기 밴드관이 상기 회전판에 세워지도록 지지하며,
상기 밴드지지링은,
상기 회전판결합레일에 이동가능하게 결합되는 레일결합링과
상기 레일결합링에 개폐가능하게 힌지결합되는 개페링을 포함하고,
상기 제어부는,
상기 포지셔너의 상부에 상기 밴드관이 눕혀진 상태에서 상기 토치를 상기 밴드관의 곡관시작점에 위치시키고, 상기 포지셔너를 상기 밴드관의 곡관시작점과 곡관종착점까지 수평방향으로 반복 회동시켜 상기 곡관구간이 오버레이 용접되도록 제어하고,
상기 밴드관의 직관구간이 상기 포지셔너의 회전 중심에 수평하게 위치되도록 배치한 상태에서, 상기 포지셔너를 지면에 대해 수직하게 틸팅시킨 후, 상기 토치를 상기 밴드관의 직관시작점에 위치시키고, 상기 포지셔너를 수평방향으로 회전시켜 상기 직관구간이 오버레이 용접되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 밴드관 오버레이 자동용접장치.
An automatic band-tube overlay automatic welding apparatus for automatically overlaying an inside of a band tube formed with a bending tube and an intact tube,
A positioner for supporting a lower portion of the band tube, the positioner being rotatable in a horizontal direction with respect to the ground and being tiltable in a direction perpendicular to the ground;
A band supporter for supporting the band tube so that the band tube is laid or raised on an upper portion of the positioner;
A manipulator provided in a curved shape so as to have a curvature corresponding to a radius of curvature of the bend section of the bend tube, the bendable tube being movable in the front, back, and up and down directions and supporting the torch for overlaying the inside of the bend tube;
A bending angle of the bend section of the band tube and a length of the straight section;
And a controller for controlling the positioner and the manipulator according to a bending angle of the bending section and a length of the bending section to control a welding locus of the torch,
The band-
A plurality of rotary plate coupling rails detachably coupled to the upper portion of the rotary plate of the positioner;
And a band support ring movably coupled along the rotation plate coupling rail and having an upper portion opened and closed to receive the band tube therein,
When the bend tube is welded, the rotary plate coupling rail is disposed on the rotary plate to support the band pipe so as to lie on the rotary plate, and when the straight pipe welding is performed, the rotary plate coupling rail is vertically coupled to the rotary plate, Supported,
The band support ring
A rail coupling ring movably coupled to the rotating plate coupling rail,
And an open ferrule hingedly coupled to the rail coupling ring so as to be openable and closable,
Wherein,
Placing the torch at the starting point of the bending tube of the band tube in a state where the band tube is laid on top of the positioner and repeatedly rotating the positioner horizontally to the bending starting point of the band tube and the bending end point, To be welded,
The positioner is tilted vertically with respect to the ground in a state where the straight section of the band tube is horizontally positioned at the center of rotation of the positioner and then the torch is positioned at an introductory starting point of the band tube, Wherein the control unit controls the welding unit to rotate in the horizontal direction so that the straight section is overlay welded.
상기 포지셔너는,
상기 밴드관이 안착되는 회전판과;
상기 회전판을 수평회전시키는 수평회전부와;
상기 회전판을 틸팅시키는 틸팅구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밴드관 오버레이 자동용접장치.
The method according to claim 1,
The positioner includes:
A rotating plate on which the band tube is seated;
A horizontal rotation part for horizontally rotating the rotary plate;
And a tilting driving unit for tilting the rotating plate.
상기 밴드관의 곡관시작점과 곡관종착점에 구비되어 상기 토치의 접근을 감지하는 제1토치감지부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 제1토치감지부의 감지결과에 따라 상기 포지셔너의 수평방향 회전방향을 변경하고, 상기 밴드관의 단면 원주방향을 따른 상기 토치의 용접각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 밴드관 오버레이 자동용접장치.
3. The method of claim 2,
And a first torch sensing unit provided at a starting point of a bend of the band tube and a bending end point of the band tube to sense approach of the torch,
Wherein the control unit changes the horizontal direction of rotation of the positioner according to the detection result of the first torch sensing unit and adjusts the welding angle of the torch along the circumferential direction of the band tube. Device.
상기 밴드관의 직관영역의 일영역에 길이방향을 따라 구비되어 상기 토치의 접근을 감지하는 제2토치감지부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 제2토치감지부의 감지결과에 따라 상기 매니퓰레이터를 전후로 이동시키는 것을 특징으로 하는 밴드관 오버레이 자동용접장치.The method of claim 3,
And a second torch sensing unit disposed along a longitudinal direction in one region of the straight tube region of the band tube to sense approach of the torch,
Wherein the controller moves the manipulator back and forth according to the detection result of the second torch sensing unit.
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KR20140098031A KR101507910B1 (en) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Automatic overlay welding apparatus for banding pipe |
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