KR101510684B1 - 가이드체인을 구비한 배관 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 배관의 둘레에 감긴 단일의 가이드체인에 대한 장력조절 및 용접하는 장치의 안내가 원활히 이루어질 수 있고, 용접봉을 구비한 용접부가 피용접 단부에 대한 용접을 원활히 수행할 수 있도록 용접봉의 위치 및 자세의 조절이 정확하게 이루어질 수 있도록 구성한 가이드체인을 구비한 배관 용접장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 체인링크를 서로 핀연결하여 이루어지는 것으로서 배관의 둘레에 감아 고리형상을 이루는 가이드체인, 상기 배관의 외주면에 접촉하여 구름운동하는 다수의 주행롤러를 구비하고 상기 가이드체인의 안내를 받아 상기 배관의 외주면 둘레를 따라 주행하는 주행부, 상기 주행부에 설치되어 상기 가이드체인의 장력을 조절하는 장력조절부 및, 상기 주행부 상에 설치되고 용접봉을 구비하여 상기 배관에 대한 용접을 수행하는 용접부를 포함하되, 상기 장력조절부는 상기 배관의 둘레방향으로 양측에 각 배치되고 상기 배관의 외주면에서 이격된 위치에서 상기 가이드체인을 하측에서 받치는 양측 아이들롤러와, 상기 양측 아이들롤러 사이에서 상기 가이드체인을 상측에서 하측방향으로 눌러 상기 가이드체인을 긴장시키는 체인가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가이드체인을 구비한 배관 용접장치{Pipe Welding Apparatus with Guide Chain}

본 발명은 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에 관한 것으로서, 배관의 둘레에 감기는 가이드체인의 안내를 받아 배관의 둘레를 이동하면서 용접이 이루어지는 구조의 배관 용접장치에 관한 것이다.

육상 또는 해상플랜트의 배관라인에서 이루어지는 용접작업은, 통상 작업자의 숙련에 의지하는 용접법과 자동용접장치에 의한 용접법이 있다. 여기서 자동용접장치는 작업환경상 배관의 회전이 불가능한 경우가 많은 바, 대체로 배관은 고정되고 자동용접장치가 배관의 외주면을 따라 이동하면서 용접이 이루어진다.

도 1은 한국특허등록 제10-1037773호에 개시된 것으로서, 자동용접장치가 배관(8)의 외주면을 따라 이동하면서 용접하는 구성을 도시하고 있다.

그러한 종래의 자동용접장치는 궤도장치(1)가 링형상으로 배관 외주면에 설치되고 그 궤도를 따라 이동하면서 자동으로 용접을 수행하도록 구성되어 있다.

그러한 종래의 자동용접장치는 배관(8)에 진원도의 편차가 존재하는 경우, 편차가 존재하는 배관(8)의 외주면을 따라 용접장치가 이동하지 못하고 진원을 형성하는 궤도장치(1)를 따라 이동하는 바, 용접봉이 용접부위에서 이격되는 상황이 발생한다.

또한, 궤도장치(8)를 배관 외주면에 장착하는 설치시간이 많이 소요되고, 작업대상인 배관(8)의 규격별로 궤도장치를 별도로 구비해야 하는 문제도 있다.

도 2 및 도 3은 한국공개특허 제10-2013-0141183호에 기재된 것으로서, 서로 마주하는 피용접 단부에 가접을 실시할 수 있고, 배관의 용접용 장치로 활용될 수 있는 배관취부장치를 도시하고 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로봇본체(2)를 가이드 하기 위하여 배관의 둘레에 플렉시블한 체인(1)이 설치되고 있다. 그와 같은 체인(1)은 굴곡진 형상에 대응하여 굽어질 수 있으므로 체인(1)을 따라 이동하는 로봇본체(2)가 진원도에 편차를 가지는 배관(8)의 외주면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 진원도의 편차가 존재하는 배관(8)의 외주면에서도 로봇본체(2)의 주행과정에서 용접봉이 용접부위에 항상 접근한 상태를 유지할 수 있으므로 용접불량의 문제가 발생하지 않는다.

도 2 및 도 3에 도시된 구성을 구체적으로 살펴보면, 체인(1)은 배관(8)을 둘러싸는 형태로 배치되고, 로봇본체(2)를 체인(1)에 걸어서 로봇본체(2)가 배관(8)에 부착된 상태로 이동이 안내된다.

체인(1)을 긴장시키기 위한 장력조절부는 로봇본체(2)에 내장되는 것으로서, 리드스크류(4)의 회전에 따라 리드스크류(4)에 결합된 양측 이동블록(4a,4b)이 리드스크류(4)의 길이방향으로 서로 접근할 수 있다.

양측 이동블록(4a,4b)이 서로 접근함에 따라, 양측 아이들스프로킷(5a,5b)이 서로 접근하여 체인(1)을 모아 조이게 됨으로써 체인(1)의 장력을 긴장상태로 형성하여 원활한 가이드가 되도록 한다.

전술한 용접장치는, 구동스프로킷(6)에 걸린 체인(1)을 긴장시키기 위하여 양측 아이들스프로킷(5a,5b)이 리드스크류(4)에 의해 서로 접근하여 체인(1)을 조이는 방식으로 구성되어 있다.

그러나, 체인(1)이 느슨한 상태에서 양측 아이들스프로킷(5a,5b)이 서로 접근하여 체인(1)에 물리기 위해서는 양측 아이들스프로킷(5a,5b)이 접근해오는 위치에 대응하도록 체인(1)이 위치하고 있는지를 그 작동과정에서 세심하게 점검할 필요가 있다. 즉, 설치완료 전 느슨하게 감겨있는 체인(1)의 설치상태가 바르지 못할 경우, 아이들스프로킷(5a,5b)이 체인(1)에 접근하면서 체인(1)과 어긋나 체인(1)에 물리지 못하는 상황이 발생하고, 설치작업이 다시 이루어져 하는 상황이 쉽게 발생할 수 있다.

또한, 리드스크류(4)가 좌우 균형을 이룰 수 있도록 양측의 체인(1a,1b) 사이에 설치되어 있으나, 양측의 체인(1a,1b) 사이의 간격을 유지하기 위한 연결부재(1c)의 존재로 인하여 리드스크류(4)가 양측의 체인(1a,1b) 사이에 배치되는 구성에 곤란함이 있고, 원활한 작동에 문제가 발생할 수 있다.

한편, 배관(8)의 둘레를 따라 원활한 용접을 수행하기 위해, 용접봉의 위치조절 및 용접봉의 자세변경을 위한 구체적 구성이 나타나 있지 않으므로, 그러한 작동이 가능하도록 하는 구성에 대하여 별도 개발이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배관의 둘레에 감긴 가이드체인에 대한 장력조절이 간단한 조작에 의해 정확하고 용이하게 이루어질 수 있는 구조의 가이드체인을 구비한 배관 용접장치를 제공하는 것이다.

또한, 용접봉을 구비한 용접부가 피용접 단부에 대한 용접을 원활히 수행할 수 있도록 용접봉의 위치 및 자세의 조절이 이루어질 수 있도록 구성한 가이드체인을 구비한 배관 용접장치를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 체인링크를 서로 핀연결하여 이루어지는 것으로서 배관의 둘레에 감아 고리형상을 이루는 가이드체인, 상기 배관의 외주면에 접촉하여 구름운동하는 다수의 주행롤러를 구비하고 상기 가이드체인의 안내를 받아 상기 배관의 외주면 둘레를 따라 주행하는 주행부, 상기 주행부에 설치되어 상기 가이드체인의 장력을 조절하는 장력조절부 및, 상기 주행부 상에 설치되고 용접봉을 구비하여 상기 배관에 대한 용접을 수행하는 용접부를 포함하되, 상기 장력조절부는 상기 배관의 둘레방향으로 양측에 각 배치되고 상기 배관의 외주면에서 이격된 위치에서 상기 가이드체인을 하측에서 받치는 양측 아이들롤러와, 상기 양측 아이들롤러 사이에서 상기 가이드체인을 상측에서 하측방향으로 눌러 상기 가이드체인을 긴장시키는 체인가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 체인가압부가 상기 가이드체인에 물려 회전하는 가압기어와, 상기 가압기어가 하단에 회전가능하도록 결합된 가압부재와, 상기 가압부재가 하단을 받치는 스프링과, 상기 가압부재에 상기 스프링의 탄성력이 가해지도록 상기 스프링의 상단을 눌러 상기 스프링의 압축량을 조절하는 가압력조절부재를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 용접부를 상기 배관의 중심을 향하는 중심방향을 기준으로 상기 배관의 둘레방향으로 기울이는 용접봉자세조절부를 더 포함하고, 상기 용접봉자세조절부는 상기 주행부의 프레임에 결합되는 상측안내롤러 및 하측안내롤러와, 호형상의 상부모서리와 그와 같은 곡률의 호형상을 가진 하부모서리를 가지고 상기 상측안내롤러와 상기 하측안내롤러 사이에 위치하여 상기 상부모서리와 상기 하부모서리가 각각 상기 상측안내롤러와 상기 하측안내롤러에 구름접촉하는 호형구동부재와, 상기 호형구동부재와 결합되고 상기 상부모서리 및 상기 하부모서리와 동일 곡률을 가지는 호형랙과, 상기 호형랙에 물림되어 상기 호형랙을 선회구동시키기 위한 조절기어와, 상기 조절기어를 회전시키는 조절기어모터를 포함하며, 상기 용접부는 상기 호형구동부재와 결합됨으로써, 상기 조절기어의 회전에 의해 상기 호형구동부재가 상기 상측안내롤러와 상기 하측안내롤러의 안내를 받아 선회하면 상기 용접봉의 하단을 중심으로 상기 용접부가 선회하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 용접부를 상기 배관의 길이방향으로 이동시키기 위한 용접봉이동구동부를 더 포함하고, 상기 용접봉이동구동부는 이송스크류구동모터가 회전시키는 이송스크류와, 그 이송스크류에 나선결합된 이송용블록의 상대회전에 의해 상기 이송스크류 또는 상기 이송용블록에 결합된 용접부가 이동하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 용접부를 상기 배관의 길이방향으로 이동시키기 위한 용접봉이동구동부를 더 포함하고, 상기 용접봉이동구동부는, 상기 주행부의 프레임에 고정설치되는 이송용블록와, 상기 이송용블록에 나선결합되고 상기 배관의 길이방향으로 설치되는 이송스크류와, 상기 이송스크류가 지지되어 상기 주행부의 프레임 상에서 상기 배관의 길이방향으로 직선 이동하는 이송프레임과, 상기 이송프레임에 고정설치되고 상기 이송스크류를 회전시키는 이송스크류구동모터를 포함하고, 상기 이송프레임에 상기 상측안내롤러와 상기 하측안내롤러 및 상기 조절기어모터가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 양측 아이들롤러에 단일의 가이드체인을 걸어 설치하고 그 가이드체인에 대하여 양측 아이들롤러 사이에서 가압기어를 하측으로 누르는 작동만으로 가이드체인을 모아 긴장시킬 수 있는 바, 매우 간단한 조작에 의해 가이드체인의 장력조절이 정확하고 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 용접봉자세조절부에 의해 용접봉의 경사각이 임의로 원활히 조절될 수 있으므로 용접위치에 따라 용접봉의 경사각을 조절하여 양호한 용접상태를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 용접봉이동구동부의 설치로 인하여 배관의 길이방향으로 용접부의 이동이 가능하므로, 가이드체인의 설치위치에 오차가 있더라도 용접봉을 용접위치에 정확히 이동시켜 위치시킬 수 있고, 용접과정 중에 용접궤적을 변화시키는 운동도 가능하다.

도 1은 종래 배관의 외주면을 따라 이동하면서 용접하는 자동용접장치의 구성설명도
도 2 및 도 3은 종래 배관의 용접용 장치로 활용될 수 있는 배관취부장치의 구성설명도
도 4는 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치의 사시도
도 5는 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 주행부의 구성을 도시하는 평면구성도
도 6은 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 장력조절부의 구성 및 작용을 설명하는 설명도
도 7은 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 장력조절부의 구성을 상세히 도시하는 단면구성도
도 8은 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 용접봉자세조절부 및 용접봉이동구동부의 구성을 상세히 도시하는 단면구성도
도 9는 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 용접봉자세조절부의 정면의 구성을 도시하는 구성설명도
도 10은 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 용접봉이동구동부의 작동을 설명하는 작동설명도
도 11 내지 도 13은 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 용접봉자세조절부가 용접위치에 따라 용접봉의 자세를 변경한 상태를 도시하는 작동설명도
도 14는 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 제어부와, 개선추적장치가 부착된 구성을 도시하는 사시도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 가이드체인을 구비한 배관 용접장치는, 체인링크를 서로 핀연결하여 이루어지는 것으로서 배관(81)의 둘레에 감아 고리형상을 이루는 가이드체인(10)과, 상기 배관(81)의 외주면에 접촉하여 구름운동하는 다수의 주행롤러(21)를 구비하고 상기 가이드체인(10)의 안내를 받아 배관(81)의 외주면 둘레를 따라 주행하는 주행부(20)와, 상기 주행부(20)에 설치되어 가이드체인(10)의 장력을 조절하는 장력조절부(30), 및 상기 주행부(20) 상에 설치되고 용접봉(43)을 구비하여 배관(81)에 대한 용접을 수행하는 용접부(40)를 포함한다.

또한, 배관(81)의 중심(O)을 향하는 중심방향을 기준으로 상기 용접부(40)를 배관(81)의 둘레방향으로 기울이는 용접봉자세조절부(50)와, 상기 용접부(40)를 배관(81)의 길이방향으로 이동시키기 위한 용접봉이동구동부(60)를 더 포함한다.

상기 가이드체인(10)은, 통상의 체인구조와 같이, 체인링크를 서로 핀연결하여 굽어질 수 있는 구조로 이루어지는 것으로서, 배관(81)의 둘레에 감아 고리형상을 이루게 됨으로써, 주행부(20)가 따라 이동할 수 있는 가이드역할을 한다.

상기 주행부(20)는 가이드체인(10)에 걸려 그 주행이 안내되는 상태에서, 배관(81)의 외주면 둘레를 따라 주행한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 주행부(20)는 프레임(26)과, 그 프레임(26)의 하부에서 배관(81)의 둘레방향으로 전후에 각각 설치되고 전후 각각 한 쌍으로 설치된 주행롤러(21)와, 전후의 주행롤러(21)에 각각 설치된 주행회전축(21a,21b)과 체인연결되어 회전력을 전달하는 구동축(22)과, 그 구동축(22)을 회전시키는 주행용구동모터(25)를 포함한다.

상기 프레임(26)은 주행롤러(21)와, 구동축(22) 및 주행용구동모터(25)가 설치되어 차체와 같은 골격을 형성한다.

상기 전후의 주행회전축(21a,21b)에는 각각 제1스프로킷(27a,27b)이 설치되고 구동축(22)에는 각각의 제1스프로킷(27a,27b)에 대응하는 2개의 제2스프로킷(22a,22b)이 설치된다. 이에 따라, 전측 주행회전축(21b)의 제1스프로킷(27b)과 그에 대응하는 제2스프로킷(22b)이 하나의 구동체인(23b)에 의해 연결되고, 후측 주행회전축(21a)의 제1스프로킷(27a)과 그에 대응하는 제2스크로킷(22a)이 다른 하나의 구동체인(23a)에 의해 연결됨으로써, 구동축(22)을 회전시키는 주행용구동모터(25)의 회전력이 구동롤러(21)에 전달된다.

상기 장력조절부(30)는 주행부(20)에 설치되어 가이드체인(10)의 장력을 조절하고 있다.

즉, 장력조절부(30)는 느슨하게 걸려 있는 가이드체인(10)을 긴장시킴으로써 가이드체인(10)이 배관(81)에 견고히 설치된 상태를 형성하고 주행부(20)가 정확한 궤도로 안내되도록 한다.

도 6 및 도 7를 참조하면, 상기 장력조절부(30)는 배관(81)의 둘레방향으로 양측에 각 배치되고 배관(81)의 외주면에서 이격된 위치에서 가이드체인(10)을 하측에서 받치는 양측 아이들롤러(31a,31b)와, 상기 양측 아이들롤러(31a,31b) 사이에서 가이드체인(10)을 상측에서 하측방향으로 눌러 가이드체인(10)을 긴장시키는 체인가압부(32)를 포함한다.

상기 양측 아이들롤러(31a,31b)는 주행부(20)의 프레임(26)에 설치되어 가이드체인(10)을 하측에서 받치도록 양측에 설치되다. 그 배치는 배관(81)의 둘레방향으로 소정간격을 두고 양측에 배치되되 배관(81)의 외주면에 접촉하는 주행롤러(21)보다 상측에 배치되는 것이므로 배관(81)의 외주면에서 이격된 위치에 배치되는 것이다. 상기 양측 아이들롤러(31a,31b)는 스프로킷과 같이 원주면에 톱니가 형성되어 가이드체인에 물리는 구조를 가진 부재까지도 포함하는 의미이다.

상기 체인가압부(32)는 양측 아이들롤러(31a,31b) 사이에서 가이드체인(10)을 상측에서 하측방향으로 눌러 가이드체인(10)을 긴장시킨다. 즉, 느슨한 고리형상으로 체결된 가이드체인(10)을 도 6과 같이 양측 아이들롤러(31a,31b) 사이에서 체인가압부(32)의 가압기어(33)가 가이드체인(10)을 눌러 가이드체인(10)을 당김으로써 긴장시킬 수 있다. 도 5에서는 "A" 부분이 가압기어(33)가 가이드체인(10)을 하측방향으로 누르는 위치이다.

상기 체인가압부(32)는 가이드체인(10)에 물려 회전하는 가압기어(33)와, 상기 가압기어(33)가 하단에 회전가능하도록 결합된 가압부재(35)와, 상기 가압부재(35)가 하단을 받치는 스프링(34)과, 상기 가압부재(35)에 상기 스프링(34)의 탄성력이 가해지도록 스프링(34)의 상단을 눌러 스프링(34)의 압축량을 조절하는 가압력조절부재(37)를 포함한다.

가압기어(33)는 가압부재(35)의 하단에서 가이드체인(10)에 물림되어 가이드체인(10)의 상대적 이동에 따라 회전할 수 있는 기어로서 가압부재(35)의 하단에 자유롭게 회전할 수 있도록 설치된다.

상기 가압부재(35)는 가압기어(33)를 지지하고 가압기어(33)와 가압력조절부재(37)를 연결하고 있다.

상기 가압력조절부재(37)는 주행부(20)의 프레임(26)에 의해 지지되어 고정되는 너트부재(37d)와, 너트부재(37d)에 나선결합되어 회전에 의해 상하방향으로 이동하는 가압스크류(37b)와, 그 가압스크류(37b)를 회전시키기 위한 핸들(37c)과, 가압스크류(37b)의 하단을 하측의 가압부재(35)와 결합시키는 연결부재(37a)를 포함한다.

상기 핸들(37c)의 조절에 의해 가압부재(35)가 상하방향으로 이동할 수 있고, 가압스크류(37b)가 하강함에 따라 가압기어(33)가 가이드체인(10)을 눌러 가이드체인(10)을 긴장시킬 수 있다.

상기 가압스크류(37b)이 하측에 연결부재(37a)가 설치되고 연결부재(37a)의 하측에 가압부재(35)가 설치되어 전체가 수직으로 순차연결된 구조이며, 가압스크류(37b)의 하단은 연결부재(37a)에 연결된 상태에서 자유로의 회전이 가능하고 연결부재(37a)는 회전하지 않고 상하운동만 전달하도록 결합되어 있다.

한편, 상기 용접부(40)는 주행부(20) 상에 설치되고 용접봉(43)을 구비하여 배관(81)에 대한 용접을 수행하는 부분이다.

본 실시예에서 용접부(40)는 용접봉자세조절부(50)와 용접봉이동구동부(60)를 매개로 주행부(20)의 프레임(26)에 설치된다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 용접부(40)는 용접봉(43)과, 그 용접봉(43)을 안내하는 용접튜브(41)를 포함하고, 상기 용접봉(43)은 용접튜브(41)에 의해 인도되는 연속적인 와이어의 형태이다.

상기 용접봉(43)의 하단(43a)은 배관(81)의 단부인 용접위치에 근접하여 양 배관(81)을 서로 연결하는 용접이 실시된다.

상기 용접튜브(41)는 자세조절부커버판(54)에 결합되어 그것에 의해 용접봉자세조절부(50)의 호형구동부재(58)와 연결되어 결합됨으로써 호형구동부재(58)의 선회운동에 의해 용접튜브(41)도 함께 선회운동할 수 있다.

한편, 상기 용접봉자세조절부(50)는 용접부(40)를 상기 배관(81)의 중심(O)을 향하는 중심방향을 기준으로 상기 배관(81)의 둘레방향으로 기울이고 있다. 이에 따라 용접봉(43)이 배관(81)의 용접위치에서 설정된 경사각으로 기울어진 상태로 변화될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 용접봉자세조절부(50)는 상기 주행부(20)의 프레임(26)에 결합되는 상측안내롤러(56a) 및 하측안내롤러(56b)와, 호형상의 상부모서리(58a)와 그와 같은 곡률의 호형상을 가진 하부모서리(58b)를 가지고 상기 상측안내롤러(56a)와 상기 하측안내롤러(56b) 사이에 위치하여 상기 상부모서리(58a)와 하부모서리(58b)가 각각 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)에 구름접촉하는 호형구동부재(58)와, 상기 호형구동부재(58)와 결합되고 상부모서리(58a) 및 하부모서리(58b)와 동일 곡률을 가지는 호형랙(53)과, 상기 호형랙(53)에 물림되어 그 호형랙(53)을 선회구동시키기 위한 조절기어(52)와, 상기 조절기어(52)를 회전시키는 조절기어모터(51)를 포함한다.

상기 상측 및 하측안내롤러(56a,56b)는 용접봉이동구동부(60)를 매개로 주행부(20)의 프레임(26)에 결합되어 그 위치가 지지된다. 구체적으로 주행부(20)의 프레임(26) 상에 설치된 용접봉이동구동부(60)에서 이송프레임(26)의 선단부(65a)에 상기 상측 및 하측안내롤러(56b)가 설치되고 호형구동부재(58)가 안정적으로 안내받을 수 있도록 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)가 각 한 쌍이 설치된다.

상기 호형구동부재(58)는 호형상의 상부모서리(58a)와 그와 같은 곡률의 호형상을 가진 하부모서리(58b)가 상하에 나란히 배치됨으로써 전체적으로 호형상을 가지는 판상의 부재로서, 상기 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b) 사이에 위치하여 상부모서리(58a)와 하부모서리(58b)가 각각 상기 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)에 구름접촉하고 있다.

이에 따라, 호형구동부재(58)는 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)의 지지 및 안내를 받아 호형구동부재(58)의 호형상을 이루는 중심점을 중심으로 선회이동할 수 있다.

상기 호형랙(53)은 호형구동부재(58)와 결합되고 상기 상부모서리(58a) 및 하부모서리(58b)와 동일 곡률을 가지도록 형성된다. 구체적으로 호형랙(53)이 자세조절부커버판(54)의 후면에 고정설치되어 있고, 자세조절부커버판(54)이 호형구동부재(58)와 서로 고정결합되어 있으므로 호형랙(53)은 자세조절부커버판(54)을 매개로 호형구동부재(58)에 결합된 것이다.

상기 조절기어(52)는 호형랙(53)에 물림되어 상기 호형랙(53)을 선회구동시키기 위한 것으로서, 조절기어(52)의 물림이(52a)가 호형랙(53)의 랙이(53a)에 물림되어 조절기어(52)의 회전에 의해 호형랙(53)을 선회구동시킬 수 있고, 호형랙(53)이 호형상을 가지고 자세조절부커버판(54)의 후면에 결합되어 있으므로 조절기어(52)는 호형랙(53)에 물려 회전함으로써 자세조절부커버판(54)을 선회시킬 수 있다.

상기 조절기어모터(51)는 용접봉이동구동부(60)에서 이송프레임(26)의 선단부(65a)에 결합되어 그 회전축이 조절기어(52)와 결합됨으로써 조절기어(52)를 회전시킨다.

전술한 구성에 의해 조절기어(52)가 회전하면, 호형구동부재(58)가 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)의 안내를 받아 선회하고, 그 선회에 의해 용접봉(43)의 하단(43a)을 중심으로 상기 용접부(40)가 선회할 수 있다. 이는 상부모서리(58a)와 하부모서리(58b)의 곡률중심과, 호형랙(53)의 곡률중심이 각각 도 8의 P1, P2 와 같이, 용접봉(43)의 하단(43a)과 같은 높이에 위치함을 의미한다.

한편, 상기 용접봉이동구동부(60)는 용접부(40)를 배관(81)의 길이방향으로 이동시키기 위한 것으로서, 배관(81)의 용접위치에 용접봉(43)을 접근시키거나, 용접과정에서 배관(81) 둘레의 용접선을 따라 지그재그 운동을 하면서 용접이 이루어지도록 용접부(40)를 미소하게 왕복시킬 수 있다.

상기 용접봉이동구동부(60)는, 상기 주행부(20)의 프레임(26)에 고정설치되는 이송용블록(63)와, 상기 이송용블록(63)에 나선결합되고 배관(81)의 길이방향으로 설치되는 이송스크류(62)와, 상기 이송스크류(62)가 지지되어 주행부(20)의 프레임(26) 상에서 상기 배관(81)의 길이방향으로 직선 이동하는 이송프레임(65)과, 상기 이송프레임(65)에 고정설치되고 이송스크류(62)를 회전시키는 이송스크류구동모터(61)를 포함한다.

상기 이송용블록(63)은 주행부(20)의 프레임(26)의 상단에 고정설치되어 이송스크류(62)가 나선결합된다. 이송용블록(63)의 내부에 볼결합부(63a)가 설치됨으로써 이송스크류(62)와 볼에 의해 나선결합되어 원활한 동작이 이루어질 수 있다.

상기 이송스크류(62)는 배관(81)의 길이방향으로 설치되고 이송용블록(63)에 나선결합되어 그 회전에 의해 이송용블록(63)에 대하여 배관(81)의 길이방향으로 전진 또는 후진운동할 수 있다.

상기 이송프레임(65)은 이송스크류(62)와 이송스크류구동모터(61)가 지지되는 부분으로서, 이송스크류(62)가 이송용블록(63)에서 회전하면 이송스크류(62)가 직선이동하므로, 이송스크류(62)가 결합되어 지지된 이송프레임(65)도 함께 배관(81)의 길이방향으로 직선 이동한다.

상기 이송프레임(65)의 선단부(65a)에 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b) 및 조절기어모터(51)가 설치된다.

상기 이송스크류구동모터(61)는 이송프레임(65)의 후단에 고정설치되어 이송스크류(62)를 회전시킨다. 이송스크류(62)와, 이송프레임(65) 및 이송스크류구동모터(61)가 서로 결합되어 있으므로 이송스크류(62)의 회전에 의해 이송스크류(62)와, 이송프레임(65) 및 이송스크류구동모터(61)가 함께 직선운동할 수 있다.

전술한 용접봉이동구동부(60)는 이송용블록(63)이 주행부(20)의 프레임(26)에 고정되고 나선결합된 이송스크류(62)가 회전하면서 이동하도록 구성되었으나, 이송스크류구동모터(61)가 회전시키는 이송스크류(62)와, 그 이송스크류(62)에 나선결합된 이송용블록(63)의 상대회전에 의해 상기 이송스크류(62) 또는 상기 이송용블록(63)에 결합된 용접부(40)가 이동하도록 다른 방식으로 구성하는 것도 가능하다.

즉, 이송용블록(63)과 이송스크류(62)의 위치를 서로 바꾸어 이송스크류(62)와 그 이송스크류(62)를 회전시키는 이송스크류구동모터(61)가 주행부(20)의 프레임(26)에 설치되고, 이송스크류(62)의 회전에 따라 이송프레임(65)에 고정된 이송용블록(63)이 이송프레임(65)과 함께 이동하도록 구성할 수 있다.

다음은 전술한 구성에 의한 가이드체인을 구비한 배관 용접장치의 작동과정을 상세히 설명한다.

먼저, 본 용접장치를 용접이 이루어지기 위한 배관(81)에 설치하기 위해 가이드체인(10)을 배관(81)의 둘레에 감은 후 핀을 꽂아 가이드체인(10)이 고리형상이 되도록 한다. 이 때, 주행부(20)는 배관(81)의 외면에 주행롤러(21)가 배관(81)의 둘레방향으로 주행할 수 있도록 접촉한 상태에서, 가이드체인(10)이 양측 아이들롤러(31a,31b)를 덮어 감은 상태로 설치된다.

이후, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 가압력조절부재(37)의 핸들(37c)을 돌려 가압기어(33)가 가이드체인(10)을 양측 아이들롤러(31a,31b) 사이에서 누르도록 하강시키면, 가이드체인(10)이 당겨지면서 팽팽하게 긴장된 상태가 된다.

이 때, 스프링(34)의 하단을 상기 가압부재(35)가 받치고, 가압력조절부재(37)가 스프링(34)의 상단을 눌러 스프링(34)을 압축하게 되므로, 가압부재(35)의 하단에 위치하는 가압기어(33)가 탄성력을 받아 가이드체인(10)을 누르는 상태가 될 수 있고, 가이드체인(10)을 따라 주행부(20)가 주행하는 도중에 충격이 전달되더라도 스프링(34)이 충격을 흡수하고, 가압기어(33)가 가이드체인(10)을 누르는 긴장상태를 일정하게 유지시킬 수 있다.

한편, 배관(81)의 용접위치에 용접봉(43)을 접근시키거나, 용접과정에서 배관(81) 둘레의 개선면의 궤적을 따라 지그재그 운동을 하면서 용접이 이루어지도록 용접부(40)를 미소하게 왕복운동시키기 위해, 제어부(71)의 제어작용으로 용접봉이동구동부(60)를 작동시킨다.

즉, 도 10을 참조하면, 용접부(40)를 배관(81)의 길이방향으로 이동시키기 위한 것으로서, 이송스크류구동모터(61)가 이송스크류(62)를 회전시키면, 이송용블록(63)에 나선결합된 이송스크류(62)가 직선운동하면서 이송프레임(65) 및 그것에 결합된 용접부(40)를 함께 배관(81)의 길이방향으로 직선운동시킨다.

용접부(40)가 배관(81) 둘레의 용접선을 따라 지그재그 운동을 하면서 용접하기 위해서는 주행부(20)가 배관(81) 둘레를 주행하면서 이송스크류구동모터(61)가 순방향 및 역방향 회전을 설정회전량씩 교번하여 발생시킨다.

한편, 용접부(40)의 경사각의 조절동작은 수평상태의 배관(81) 둘레를 주행부(20)가 주행할 때, 배관(81) 둘레에서의 위치에 따라 이루어진다.

즉, 도 11 내지 도 13과 같이, 배관(81)의 중심(O)을 향하는 중심방향(즉, 현재 용접위치인 점의 법선방향)을 기준으로 상기 배관(81)의 둘레방향으로 기울어지는 용접봉(43)의 경사각이, 용접위치에 따라 달라지고 있다. 이는 용접봉(43)이 녹아 중력에 의해 하측으로의 유동이 발생하므로 양호한 용접비드를 형성할 목적으로 행해지는 조작방법이다.

용접봉자세조절부(50)는 제어부에 의해 주행부(20)의 주행량에 대응하는 용접부(40)의 경사각이 형성될 수 있도록 용접부(40)를 조절한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 조절기어모터(51)가 제어부(71)의 제어에 따라 조절기어(52)를 회전시키면, 조절기어(52)는 호형랙(53)에 물려 회전하면서 호형랙(53)을 선회시킨다. 그 호형랙(53)은 자세조절부커버판(54)의 후면에 고정되어 있고, 호형구동부재(58)도 자세조절부커버판(54)에 호형랙(53)의 상측에서 고정되어 있으므로 호형구동부재(58)가 상측안내롤러(56a)와 하측안내롤러(56b)의 안내를 받아 선회운동한다.

이에 따라, 자세조절부커버판(54)이 선회운동하면, 자세조절부커버판(54)에 결합된 용접부(40)의 용접봉(43)도 용접봉(43)의 하단(43a)을 중심으로 경사지도록 자세가 변경될 수 있다.

도 12와 같이, 주행부(20)가 배관(81)의 측면에서 주행하고 있는 경우에, 용접봉자세조절부(50)가 용접부(40)를 설정된 경사각(α)으로 경사시키고, 도 13과 같이 주행부(20)가 배관(81)의 측면에서 더 하측으로 주행하는 경우에는 그 경사각(β)이 도 12의 위치에서보다 더 경사지게 조절된다.

참고로, 도 14는 본 실시예의 가이드체인을 구비한 배관 용접장치에서 전체적인 작동을 제어하는 제어부(71)와, 용접비드가 형성될 개선면을 추적하여 용접부(40)가 개선면을 따라 용접이 이루어지도록 하는 개선추적장치(72)가 부착한 구성을 도시하고 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 가이드체인 20; 주행부
21; 주행롤러 21a,21b; 주행회전축
22; 구동축 22a,22b; 제2스프로킷
23a; 구동체인 23b; 구동체인
24a,24b; 양측 아이들롤러 25; 주행용구동모터
26; 이송프레임 27a,27b; 제1스프로킷
28; 프레임 30; 장력조절부
32; 체인가압부 33; 가압기어
34; 스프링 35; 가압부재
37; 가압력조절부재 37a; 가압부재
37b; 가압스크류 37c; 핸들
37d; 너트부재 40; 용접부
41; 용접튜브 43; 용접봉
50; 용접봉자세조절부 51; 조절기어모터
52; 조절기어 53; 호형랙
54; 자세조절부커버판 56a; 상측안내롤러
56b; 하측안내롤러 58; 호형구동부재
58a; 상부모서리 58b; 하부모서리
60; 용접봉이동구동부 61; 이송스크류구동모터
62; 이송스크류 63; 이송용블록
65; 이송프레임 65a; 선단부
71; 제어부 72; 개선추적장치
81,82; 배관

Claims (5)

1. 체인링크를 서로 핀연결하여 이루어지는 것으로서 배관(81)의 둘레에 감아 고리형상을 이루는 가이드체인(10);
   상기 배관(81)의 외주면에 접촉하여 구름운동하는 다수의 주행롤러(21)를 구비하고 상기 가이드체인(10)의 안내를 받아 상기 배관(81)의 외주면 둘레를 따라 주행하는 주행부(20);
   상기 주행부(20)에 설치되어 상기 가이드체인(10)의 장력을 조절하는 장력조절부(30); 및,
   상기 주행부(20) 상에 설치되고 용접봉(43)을 구비하여 상기 배관(81)에 대한 용접을 수행하는 용접부(40);를 포함하되,
   상기 장력조절부(30)는
   상기 배관(81)의 둘레방향으로 양측에 각 배치되고 상기 배관(81)의 외주면으로부터 이격된 위치에서 상기 가이드체인(10)을 하측에서 받치는 양측 아이들롤러(31a,31b)와,
   상기 양측 아이들롤러(31a,31b) 사이에서 상기 가이드체인(10)을 상측에서 하측방향으로 눌러 상기 가이드체인(10)을 긴장시키는 체인가압부(32)를 포함하고,
   상기 체인가압부(32)는
   상기 가이드체인(10)에 물려 회전하는 가압기어(33)와,
   상기 가압기어(33)가 하단에 회전가능하도록 결합된 가압부재(35)와,
   상기 가압부재(35)가 하단을 받치는 스프링(34)과,
   상기 가압부재(35)에 상기 스프링(34)의 탄성력이 가해지도록 상기 스프링(34)의 상단을 눌러 상기 스프링(34)의 압축량을 조절하는 가압력조절부재(37)를 포함하며,
   상기 배관(81)의 중심(O)을 향하는 중심방향을 기준으로 상기 용접부(40)를 상기 배관(81)의 둘레방향으로 기울이는 용접봉자세조절부(50)를 더 포함하고,
   상기 용접봉자세조절부(50)는
   상기 주행부(20)의 프레임(26)에 결합되는 상측안내롤러(56a) 및 하측안내롤러(56b)와,
   호형상의 상부모서리(58a)와 그와 같은 곡률의 호형상을 가진 하부모서리(58b)를 가지고 상기 상측안내롤러(56a)와 상기 하측안내롤러(56b) 사이에 위치하여 상기 상부모서리(58a)와 상기 하부모서리(58b)가 각각 상기 상측안내롤러(56a)와 상기 하측안내롤러(56b)에 구름접촉하는 호형구동부재(58)와,
   상기 호형구동부재(58)와 결합되고 상기 상부모서리(58a) 및 상기 하부모서리(58b)와 동일 곡률을 가지는 호형랙(53)과,
   상기 호형랙(53)에 물림되어 상기 호형랙(53)을 선회구동시키기 위한 조절기어(52)와,
   상기 조절기어(52)를 회전시키는 조절기어모터(51)를 포함하며,
   상기 용접부(40)는 상기 호형구동부재(58)와 결합됨으로써,
   상기 조절기어(52)의 회전에 의해 상기 호형구동부재(58)가, 상기 상측안내롤러(56a)와 상기 하측안내롤러(56b)의 안내를 받아 선회하면, 상기 용접봉(43)의 하단(43a)을 중심으로 상기 용접부(40)가 선회하는 것이고,
   상기 용접부(40)를 상기 배관(81)의 길이방향으로 이동시키기 위한 용접봉이동구동부(60)를 더 포함하고,
   상기 용접봉이동구동부(60)는,
   상기 주행부(20)의 프레임(26)에 고정설치되는 이송용블록(63)과,
   상기 이송용블록(63)에 나선결합되고 상기 배관(81)의 길이방향으로 설치되는 이송스크류(62)와,
   상기 이송스크류(62)가 지지되어 상기 주행부(20)의 프레임(26) 상에서 상기 배관(81)의 길이방향으로 직선 이동하는 이송프레임(65)과,
   상기 이송프레임(65)에 고정설치되고 상기 이송스크류(62)를 회전시키는 이송스크류구동모터(61)를 포함하고,
   상기 이송프레임(65)에 상기 상측안내롤러(56a)와 상기 하측안내롤러(56b) 및 상기 조절기어모터(51)가 설치되며,
   상기 가압력조절부재는
   상기 주행부(20)에 의해 지지되어 고정되는 너트부재(37d)와, 상기 너트부재(37d)에 나선결합되어 회전에 의해 상하방향으로 이동하는 가압스크류(37b)와, 상기 가압스크류(37b)를 회전시키기 위한 핸들(37c)과, 상기 가압스크류(37b)의 하단을 하측의 가압부재(35)와 결합시키는 연결부재(37a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드체인을 구비한 배관 용접장치
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