KR101513477B1 - 자동 용접장치 및 그 용접방법 - Google Patents

Abstract

자동 용접장치에 관한 것으로, 실린더 내측에 다수의 튜브를 일정 간격으로 용접하는 자동 용접장치로서, 상기 튜브 일측에 수직으로 고정되는 안내장치, 상기 안내장치를 따라 상승되면서 상기 튜브를 인접한 다른 튜브에 용접하는 용접장치, 상기 용접장치의 토치 상하에 고정되고 상기 토치의 용접 전후 상태를 촬영하는 2대의 카메라, 상기 2대의 카메라 주변을 각각 비춰주는 램프를 마련하여 토치의 양측에 카메라가 설치되어 있어 용접 전후 상태를 확인할 수 있고, 하부 클램프와 상부 클램프가 구비되어 있어 자동 용접장치의 설치가 간단하게 이루어지고, 용접장치와 용접 부위에 관계없이 용접장치의 거리 및 각도를 조절할 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

자동 용접장치 및 그 용접방법{AUTOMATIC WELDING MACHINE AND WELDING METHOD}

본 발명은 자동 용접장치 및 그 용접방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로 내부 구조물 중 인너 배럴 어셈블리의 튜브(tube, 또는 스테이(stay))와 실린더를 수직 자세에서 자동 연속 용접하기 위한 자동 용접장치 및 그 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전에는 핵연료를 연소시키는 원자로 용기(RV: Reactor Vessel)가 사용된다. 원자로 용기는 핵연료를 저장하여 연쇄적으로 핵 반응이 일어나는 장소를 제공한다.

원자로 용기는 원자로 내부구조물(RVI: Reactor Vessel Internal), 제어봉 구동장치(CEDM: Control Element Drive Mechanism) 등을 포함하고 있다.

원자로 내부구조물은 원자로 내부의 핵연료(core)를 지지하면서 핵반응으로 가열된 냉각수를 증기발생기로 보내기 위한 통로를 제공한다.

또 원자로 내부구조물은 내부원통 조립체(IBA: Inner Barrel Assembly), 상부안내구조물(UGS: Upper Guide Structure), 노심지지 원통(CSB: Core Support Barrel), 노심 슈라우드(Core Shroud), 하부지지구조물(LSS: Lower Support Structure) 등으로 이루어져 있다.

내부원통 조립체는 원통의 실린더 내부에 다수의 튜브(tube)를 일정한 간격으로 고정한다. 이러한 튜브는 실린더 내부에 격자형으로 배열 고정된다.

도 1은 실린더(1) 내부에 튜브(2)를 고정하는 단계를 순차적으로 (a) 내지 (d)로 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 튜브(2)는 실린더(1) 내부에 동일한 간격을 가지면서 격자형으로 배열된다. 실린더(1) 내면에는 원형이 아닌 비원호상으로 된 다수의 튜브(2)가 고정된다.

실린더(1) 내면에는 비원호상의 튜브(2)를 용접으로 고정한다. 이들 비원호상의 튜브(2) 외측에는 용접에 의해 원호상의 튜브(2)를 일정한 간격으로 고정한다.

즉, 도 1(a)는 실린더(1)의 내면 테두리에 일정한 간격으로 비원호 형상으로 된 다수의 튜브(2)를 고정한다. 이어서 도 1(b)에서와 같이, 비원호 형상의 튜브(2)와 직교하는 방향에 원형의 튜브(2)를 용접으로 고정한다.

아울러 도 1(c) 및 도 1(d)에서와 같이, 실린더(1)의 중앙을 향해 순차적으로 다수의 튜브(2)를 용접으로 고정한다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '수직이동 용접장치'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1의 수직이동 용접장치는 수직하게 세워진 작업 대상물의 접합부 일측에 위치 고정되도록 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 양 로드와 그 양 끝단의 금속부재에 대한 고정력을 갖는 고정부재가 결합된 브래킷으로 이루어지는 안내레일, 상기 안내레일을 따라 승강 되면서 접합부에 대한 용접을 수행하도록 접합부를 용접하는 용접봉, 상기 양 로드를 감싸는 형태로 구름 접촉되는 다수개의 엘엔가이드부시로 이루어지는 이동장치를 포함한다.

또 상기 양 로드 중 어느 하나의 로드 내측면에 형성되는 래크 기어, 상기 양 로드 사이에 위치되어 래크 기어와 교합되며 이동 장치 내부에 설치된 구동모터에 축 연결되어 구동력을 전달받아 회전되는 구동기어로 이루어지는 이동수단을 포함한다.

상기 안내레일은 작업 대상물의 접합부가 끝나는 지점에 일치되는 위치에 수직하게 리미트 도그가 형성되고, 상기 이동장치에는 진행되는 방향으로 전면측에 상기 리미트 도그에 접촉 시 구동모터의 전원을 차단시키는 리미트 스위치가 설치된다.

하기 특허문헌 2에는 '원자력발전소 가압기의 이종금속으로 이루어진 노즐부의 자동 오버레이 용접, 검사 및 가공장치와 그의 방법'이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2의 자동 오버레이 용접, 검사 및 가공장치는 좌우 구동모터와 이송 가이드에 의해 상기 이종금속 접합부를 따라 좌우로 이송되며, 상하 구동모터에 의해 상기 이종금속 접합부를 따라 상하로 이동하면서 용접 및 가공하는 작업 툴, 상기 노즐의 이종금속 접합부가 상기 작업 툴을 통해 한 바퀴 용접된 후에 회전 구동 모터를 통해 상기 이종금속 접합부를 따라 회전하여 용접 비드 표면의 산화층을 제거하고 온도를 측정하는 검사 및 측정 툴을 포함한다.

상기 노즐의 이종금속 접합부의 원주 방향으로 360도 회전하고 이종 금속 접합부의 중심축과 평행 및 수직한 방향으로 이송되면서 상기 작업 툴을 고정한 상태로 이송시킬 수 있는 3축 매니퓰레이터(manipulator), 작업 상태를 모니터링하고 녹화하기 위해 상기 작업 툴과 일체형으로 구성된 카메라 및 형상 측정 제어 프로그램과 기계부 제어 프로그램이 내장되어 있는 컨트롤러와 모터 제어장치를 구비하여 상기 작업 툴, 검사 및 측정 툴, 3축 매니퓰레이터, 카메라를 제어하는 제어부를 포함한다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2000-0024069호(2000년 5월 6일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0025954호(2010년 3월 10일 공개)

그러나, 종래기술 1에 따른 수직이동 용접장치는 로드를 따라 이동장치가 수직으로 이동하면서 용접할 수 있는 이점은 있으나, 용접의 전후 상태를 파악할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 용접 이전에는 용접장치에서 발생되는 정상적인 아크 발생 및 정상적인 와이어(용가재)의 공급 여부를 알 수 없고, 용접이 된 이후에는 용접 부위의 비드 형상 및 비드 상태의 불량 유무를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 종래기술 2에 따른 자동 오버레이 용접, 검사 및 가공장치는 수직으로 용접하는데 적용할 수 없고, 카메라가 하나만 장착되어 있어 용접 전 상태를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직으로 용접하면서 용접의 전후 상태를 확인할 수 있는 자동 용접장치 및 용접방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용접 부위에 따라 용접 거리 또는 각도를 조절하여 용접할 수 있는 자동 용접장치 및 용접방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동 용접장치에 의해 용접되는 과정을 실시간으로 검사하면서 용접할 수 있는 자동 용접장치 및 용접방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동 용접장치는 실린더 내측에 다수의 튜브를 일정 간격으로 용접하는 자동 용접장치로서, 상기 튜브 일측에 수직으로 고정되는 안내장치, 상기 안내장치를 따라 상승되면서 상기 튜브를 인접한 다른 튜브에 용접하는 용접장치, 상기 용접장치의 토치 상하에 고정되고 상기 토치의 용접 전후 상태를 촬영하는 2대의 카메라, 상기 2대의 카메라 주변을 각각 비춰주는 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동 용접장치는 실린더 내측에 다수의 튜브를 일정 간격으로 용접하는 자동 용접장치로서, 상기 튜브를 기준으로 서로 마주보도록 수직으로 고정되는 2개의 안내장치, 상기 각각의 안내장치를 따라 상승되면서 상기 튜브를 인접한 다른 튜브에 용접하는 용접장치, 상기 용접장치의 토치 상하에 고정되고 상기 토치의 용접 전후 상태를 촬영하는 2대의 카메라, 상기 2대의 카메라의 주변을 각각 비춰주는 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안내장치는 상기 튜브의 하단에 고정되는 하부 클램프, 상기 튜브의 상단에 고정되는 상부 클램프, 상기 하부 클램프와 상부 클램프 사이에 수직으로 고정되는 안내 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 클램프는 원형 형상으로 상기 튜브에 탈착 가능하도록 일단이 분리된 밴드, 상기 분리된 밴드의 일측에 고정되는 걸림쇠, 상기 분리된 밴드의 타측에 회전 가능하게 고정된 고리, 상기 고리가 상기 걸림쇠에 잠금 또는 해정되도록 회전되는 손잡이, 상기 띠의 내측에 고정되는 하부 고정쇠, 상기 하부 고정쇠의 상면에 고정되고 일정 길이를 가지면서 길이 가변되도록 장공이 형성된 하부 로드, 상기 하부 로드 타단에 이동 가능하도록 상기 안내레일의 홈부를 따라 이동 가능하게 고정되는 하부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 클램프는 고정홈부가 형성된 상부 고정쇠, 상기 상부 고정쇠의 상면에 고정되고 일정 길이를 가지면서 길이 가변되도록 장공이 형성된 상부 로드, 상기 상부 로드 타단에 상기 안내레일의 홈부를 따라 이동 가능하게 고정되는 상부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안내 레일은 일정 길이를 갖는 제1 레일, 상기 제1 레일과 동일한 길이를 가지며 상기 제1 레일의 일면에 고정되는 제2 레일, 상기 제2 레일의 양면을 따라 승강되는 이동 바퀴, 상기 제1 레일 및 제2 레일의 상면에 고정되는 상면 브래킷, 상기 제1 레일 및 제2 레일의 하면에 고정되는 하면 브래킷, 상기 상면 브래킷의 일측에 고정되는 구동모터, 상기 구동모터에 의해 회전되며 상기 상면 브래킷에 회전 가능하게 고정되는 구동풀리, 상기 하면 브래킷에 회전 가능하게 고정되는 종동풀리, 상기 구동풀리와 종동풀리에 맞물려 회전하면서 이동되는 타이밍 벨트, 상기 타이밍 벨트에 고정되는 고정 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상면 브래킷에 수직으로 고정되는 고정 프레임, 상기 고정 프레임에 회전 가능하게 고정되는 풀리, 상기 고정 프레임의 상단에 와이어를 공급하는 제1 스풀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용접장치는 상기 안내장치에 고정되고 상기 튜브에 접촉되도록 길이 및 각도가 가변되는 길이 및 각도조절부, 상기 길이 및 각도조절부의 일측에서 와이어를 공급하는 와이어 공급부, 상기 길이 및 각도조절부에 의해 길이 및 각도가 가변되게 고정되며 상기 토치가 일정한 각도 내에서 왕복 회전되는 용접부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 길이 및 각도절부는 'U'자 형상으로 이루어진 프레임, 상기 프레임에 고정되는 고정축, 상기 고정축의 양단에 각각 회전 가능하게 고정되는 고정 브래킷, 상기 고정 브래킷 사이에 회전 가능하게 고정되는 볼 스크류, 상기 볼 스크류 일측에 고정되고 상기 볼 스크류를 회전시키는 제1 서보모터, 상기 볼 스크류의 회전으로 서로 대칭되는 방향으로 이동 가능하게 결합되고 상기 고정축을 기준으로 회전되는 2개의 너트, 상기 너트에 일단이 회전 가능하게 고정되고 타단이 상기 용접부에 회전 가능하게 고정되는 거리 조절 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어 공급부는 상기 길이 및 각도조절부의 일측으로 고정되는 고정 프레임, 상기 고정 프레임의 선단에 회전 가능하게 고정되고 소량의 와이어가 감긴 제2 스풀, 상기 제2 스풀에 감긴 와이어를 일정한 속도로 공급하는 와이어 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용접부는 상기 길이 및 각도조절부에 고정되는 제1 프레임, 상기 제1 프레임 일측에 고정되는 제2 서보모터, 상기 제1 프레임에 관통되고 상기 제2 서보모터에 의해 일정한 각도 내에서 왕복 회전되는 회전축, 상기 회전축에 고정되고 상기 카메라 및 램프가 고정되는 제2 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 카메라는 상기 토치의 전방에 설치되는 제1 카메라, 상기 토치의 후방에 설치되는 제2 카메라를 포함하며, 상기 제1 카메라는 상기 토치의 전방에서 용접 부위의 표면 상태와 상기 토치의 아크 발생 상태를 촬영하고, 상기 제2 카메라는 상기 토치의 후방에서 용접된 비드의 상태를 촬영하는 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 카메라에서 전송된 화상으로 용접의 전후 상태를 표출하는 휴대용 모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대용 모니터는 상기 카메라와 유선 또는 무선을 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더 상면에 고정되고 상기 용접장치와 연결되는 용접기 및 컨트롤러 사이에 연결된 케이블의 이동을 안내하는 케이블 안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이블 안내부재는 상기 실린더의 상면에 끼워져 고정되도록 고정홈부가 형성된 제1 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 수직으로 고정되는 다수의 고정봉, 상기 고정봉의 상면에 고정되는 제2 고정 플레이트, 상기 제2 고정 플레이트에 회전 가능하게 고정되는 안내 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동 용접장치의 용접방법은 (a) 튜브의 저면에 일시적으로 사용하기 위한 파이프를 가용접하는 단계, (b) 정반 상면에 실린더를 안정적으로 고정하는 단계, (c) 상기 실린더 상부에 설치된 크레인으로 튜브를 투입하는 단계, (d) 상기 튜브를 상기 실린더 내면에 가용접하는 단계, (e) 상기 튜브의 하면과 상면에 자동 용접장치의 안내장치를 고정하는 단계, (f) 상기 안내장치에 결합된 용접장치가 상승되면서 튜브를 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 (f) 단계 이후에, 상기 실린더 내부에 상기 튜브가 일정한 간격으로 배열되도록 상기 (c) 단계에서 (f) 단계가 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계에서, 상기 파이프의 가용접 단계는 상기 튜브의 직교 방향에 적어도 2개 이상의 웨브를 가용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계에서, 상기 실린더 고정 단계는 상기 실린더 상면에 케이블 안내부재를 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (d) 단계에서, 상기 가용접 단계는 상기 튜브와 상기 실린더가 서로 고정되도록 상측과 하측 및 상측과 하측 사이에 다수의 지점에 가용접이 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (e) 단계에서, 상기 안내장치의 고정 단계는 상기 안내장치의 하측을 고정하는 하부 클램프와 상기 안내장치의 상측을 고정하는 상부 클램프 사이에 안내레일을 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (f) 단계에서, 상기 용접장치는 상승되면서 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 용접장치에 의하면, 토치의 양측에 카메라가 설치되어 있어 용접 전후 상태를 확인할 수 있고, 이로 인해 용접 불량을 줄일 수 있는 효과가 얻어진다.

또 하부 클램프와 상부 클램프가 구비되어 있어 자동 용접장치의 설치가 간단하게 이루어지고, 용접장치와 용접 부위에 관계없이 용접장치의 거리 및 각도를 조절할 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명에 따른 자동 용접장치의 용접방법에 의하면, 용접장치가 상승되면서 좌우로 왕복 회전되어 용접이 지그재그 형태로 이루어지고, 폭넓은 비드의 형성으로 용접의 불량을 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 실린더 내부에 튜브를 순차적으로 고정하는 순서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 전체 구성을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 하부 클램프가 설치된 상태를 나타낸 평면도로서, (a)는 하부 클램프에 자동 용접장치가 고정된 상태를 나타낸 평면도이고, (b)는 하부 클램프의 일부를 나타낸 일부 배면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 상부 클램프가 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 안내장치를 나타낸 측면도이다.
도 7은 도 5의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접장치를 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 거리가 조절된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 10은 도 9의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접부를 나타낸 정면도이다.
도 12는 도 13의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 케이블 안내부재를 나타낸 정면도이다.
도 14는 도 13의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 의한 용접 상태를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치가 단독으로 용접하는 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2대의 자동 용접장치가 용접하는 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 전체 구성을 나타낸 개략적인 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치(100)는 안내장치(110)와 용접장치(200)를 포함한다. 아울러 자동 용접장치(100)는 용접기(101)와 컨트롤러(102)를 더 포함한다.

용접기(101)는 모재와 토치(103)에 전원을 공급하는 것으로, 본 발명에서 사용되는 용접기(101)는 TIG(tungsten inert gas) 용접기로써, 사용되는 전원은 AC 또는 DC 전원을 사용할 수 있다.

또한 컨트롤러(102)는 용접기(101)에서 제공되는 전류가 안정적으로 공급되도록 제어함은 물론 토치에서 아크가 안정적으로 발생되도록 제어한다. 토치는 텅스텐 전극봉(미도시)이 내장되어 고온의 가스를 분출한다. 이들 용접기(101), 컨트롤러(102) 및 토치(103)는 통상의 것을 사용하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 자동 용접장치의 전체적인 구성을 나타낸 것으로, 용접기(101)와 컨트롤러(102)가 일측에 마련된다. 용접기(101)의 전원선과 컨트롤러(102)의 제어용 전선 등을 하나로 묶은 케이블(104)은 실린더(1) 상부에서 공급되도록 연결된다.

실린더(1) 하부에는 제1 정반(105)과 제2 정반(106)이 일정 높이를 유지하면서 고정된다. 이들 제1 정반(105)과 제2 정반(106)은 지지대(107)에 의해 일정 높이를 유지한다. 튜브(2)는 실린더(1) 저면과 동일한 높이를 유지한 상태에서 자동 용접장치(100)의 안내장치(110)에 결합된 용접장치(200)에 의해 용접이 이루어지도록 고정된다.

제2 정반(106)은 실린더(1)의 테두리를 안정적으로 받쳐주는 것으로, 튜브(2) 및 자동 용접장치(100)가 제1 정반(105)에 놓여지도록 실린더(1) 보다 작은 직경으로 관통되어 있다.

또한 작업자에게는 컨트롤러(102)를 제어함은 물론 용접장치(200)에 의해 용접되는 상태를 관찰하기 위한 휴대용 모니터(215)가 마련된다.

이러한 휴대용 모니터(215)는 컨트롤러(102)를 제어하기 위한 다수의 버튼 또는 스위치(미도시) 등이 구비되어 있고, 카메라에 의해 촬영된 영상을 표출하는 모니터(미도시)가 구비되어 있다.

휴대용 모니터(215)는 유선 또는 무선으로 컨트롤러(102)에 연결되어 자동 용접장치(100)를 원격으로 제어할 수 있다.

또 실린더(1) 상면에는 케이블 안내부재(240)가 고정된다. 케이블 안내부재(201)는 용접기(101) 및 컨트롤러(102)에 연결되어 있는 케이블(104)의 이동이 원활하게 이루어지도록 안내하기 위한 것이다.

도 2는 2개의 자동 용접장치(100)가 설치된 것으로, 필요에 따라 하나의 자동 용접장치(100)에 의해 용접이 이루어질 수 있음은 물론이다.

안내장치(110)는 제1 안내장치(110a)와 제2 안내장치(110b)가 마련된다. 이들 안내장치(110a, 110b)는 필요에 따라 하나 또는 2개를 사용하는 것으로, 동일한 구조로 이루어져 있다. 한편 2개의 자동 용접장치(100)를 사용할 경우에는 이들 자동 용접장치(100)가 서로 마주보도록 고정된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 2개의 자동 용접장치(100)가 서로 마주보는 면에서 동시에 용접을 함으로써, 용접 시간을 단축시킴은 물론 용접 효율을 보다 높일 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 하나의 자동 용접장치(100)를 사용하고자 할 경우 하나의 안내장치(110a)가 고정 설치된다. 도 17에서와 같이, 2개의 자동 용접장치(100)를 사용하고자 할 경우 2개의 안내장치(110a, 110b)가 고정 설치된다.

이때 2개의 자동 용접장치(100)는 서로 각각의 다른 높이(위치)에서 용접을 할 수도 있다. 즉, 2개의 자동 용접장치(100) 중 어느 하느의 용접장치(100)가 용접을 먼저 시작하고, 다른 하나의 자동 용접장치(100)는 나중에 용접을 시작한다. 이는 용접 시 발생되는 고온의 열원에 의해 모재의 변형을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 하부 클램프가 설치된 상태를 나타낸 평면도로서, (a)는 하부 클램프에 안내장치 및 용접장치가 고정된 상태를 나타낸 평면도이고, (b)는 하부 클램프의 일부를 나타낸 일부 배면도이다.

안내장치(110)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 튜브(2) 하단에 고정되는 하부 클램프(120), 튜브(2) 상단에 고정되는 상부 클램프(140), 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 고정되는 안내 레일(150)을 포함한다.

또 하부 클램프(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 밴드(121), 걸림쇠(122), 고리(123), 손잡이(124), 하부 고정쇠(125), 하부 로드(126), 하부 프레임(127)을 포함한다.

밴드(121)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 원형 형상으로 이루어져 있으며, 튜브(2)에 탈착 가능하도록 하기 위하여 소정의 지점에서 분리되어 있다. 즉, 밴드(121)는 원형의 띠 형상으로 이루어진 것으로, 일단과 타단이 서로 인접한 위치에 있도록 분리되어 있다.

밴드(121)의 일단과 타단에는 각각 걸림쇠(122)가 고정된다. 이러한 걸림쇠(122)는 밴드(121)에 견고하게 고정되어 있고, 걸림쇠(122)의 일면에는 걸림홈(도면상 미도시됨)이 형성되어 있다.

또한 밴드(121)의 타단에는 도 3(a) 및 (b)에서와 같이, 손잡이(124)에 의해 회전 가능한 고리(123)가 고정되어 있다. 고리(123)는 걸림쇠(122)의 걸림홈에 안착되어 밴드(121)를 튜브(2)에 움직이지 않도록 안정적으로 고정한다.

이러한 고리(123)는 손잡이(124)에 회전 가능하게 고정된다. 즉, 고리(123)는 손잡이(124)를 회전시킴에 따라 걸림쇠(122)에 탈착 된다.

손잡이(124)는 걸림쇠(122)의 걸림홈에 고리(123)를 위치시킨 상태에서 회전시키면, 손잡이(124)는 고리(123)와 반대되는 방향으로 회전되면서 고리(123)를 걸림쇠(122)에 고정하여 잠금 상태를 유지하게 된다.

이와 반대로 손잡이(124)를 젖히게 되면, 손잡이(124)는 고리(123)를 중심으로 역회전 되면서 걸림쇠(122)로부터 고리(123)를 분리하게 된다.

밴드(121)에는 도 3(a)에서와 같이, 하부 고정쇠(125)가 고정된다. 하부 고정쇠(125)는 밴드(121)의 내측면에 위치되어 밴드(121)에 의해 고정된다. 이러한 하부 고정쇠(125)는 적어도 하나 이상 고정된다.

즉, 하부 고정쇠(125)는 안내장치(110)를 고정하도록 밴드(121)에 의해 견고하게 고정된다.

이러한 하부 고정쇠(125)에는 일정 길이를 갖는 하부 로드(126)가 고정된다. 하부 로드(126)에는 일정 길이를 갖는 장공(126a)가 형성되어 있다. 장공(126a)에는 고정쇠(125)에 고정하는 볼트(미도시)가 체결된다.

따라서 고정쇠(125)에 고정된 하부 로드(126)는 길이가 가변 된다. 하부 로드(126)는 장공(126a)의 위치를 가변시킴에 따라 안내장치(110)의 위치를 변경할 수 있음은 물론 안내장치(110)의 각도를 조정할 수 있게 된다.

하부 로드(126) 타단에는 하부 프레임(127)이 고정된다. 하부 프레임(127) 일면에는 안내 레일(150)이 고정된다. 하부 프레임(127)은 안내 레일(150)의 하부에 고정된다.

하부 프레임(127)에는 하부 로드(126)가 고정됨은 물론 안내 레일(150)에 형성되어 있는 홈부(미도시)에 끼워져 고정되도록 슬라이더(미도시)가 마련된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 상부 클램프가 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.

상부 클램프(140)는 상부 고정쇠(141), 상부 로드(142), 상부 프레임(143)을 포함한다.

상부 클램프(140)는 튜브(2)의 상단에 고정되는 것으로, 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 안내 레일(150)이 고정된다. 즉, 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140)는 안내 레일(150)을 견고하게 고정하기 위한 것이다.

상부 고정쇠(141)는 튜브(2) 상단에 끼워지도록 홈부(미도시)가 형성되어 있다. 홈부는 튜브(2)와 동일한 직경을 갖는 원호로 형성된다. 또 상부 고정쇠(141)는 측면에 볼트(미도시)를 체결함으로써 튜브(2)에 견고하게 고정된다.

상부 고정쇠(141) 상면에는 하부 로드(142)와 동일한 상부 로드(142)가 고정된다. 상부 로드(142)에는 장공(142a)이 형성되어 있다, 이러한 상부 로드(142)는 하부 로드(126)와 동일하게 거리 및 각도를 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치를 나타낸 정면도이고, 도 6은본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 안내장치를 나타낸 측면도이며, 도 7은 도 5의 저면도이다.

안내 레일(150)은 용접장치(200)가 상승되도록 안내하는 것이다. 이러한 안내 레일(150)은 제1 레일(151), 제2 레일(152), 이동 바퀴(153), 상면 브래킷(154), 하면 브래킷(155), 구동모터(156), 구동풀리(157), 종동풀리(158), 타이밍 벨트(159)를 포함한다.

안내 레일(150)은 제1 레일(151)과 제2 레일(152)로 이루어져 있다. 제1 레일(151)은 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 고정된다. 또 제2 레일(152)은 제1 레일(151)의 일면 즉, 도 5의 도면상 우측면에 고정된다.

제1 레일(151)에는 다수의 홈부(미도시)가 형성되어 있다. 홈부에는 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)가 볼트 등의 고정수단으로 고정된다.

또 제2 레일(152)은 제1 레일(151) 일면에 볼트 등의 고정수단으로 고정되고, 제2 레일(152)은 일정 길이로 분할되어 있다.

제2 레일(152)은 도 7에서와 같이, 대략 'ㅜ'자 형상으로 형성되어 있다. 제2 레일(152)의 양 측면은 그 선단이 뾰족한 삼각형 형상으로 이루어져 있다. 제2 레일(152)의 양 측면에는 제2 레일(152)을 따라 이동되는 이동 바퀴(153)가 설치된다.

이동 바퀴(153)는 제2 레일(152)을 따라 일직선상으로 이동된다. 안내 레일(150)의 상면과 하면에는 각각 상면 브래킷(154) 및 하면 브래킷(155)이 고정된다.

상면 브래킷(154)의 일측에는 구동모터(156)가 고정된다. 또 상면 브래킷(154)에는 구동모터(156)에 의해 회전되는 구동풀리(157)가 회전 가능하게 고정된다.

또한 하면 브래킷(155)에는 구동풀리(157)와 대응되는 종동풀리(158)가 회전 가능하게 고정된다. 이들 구동풀리(157)와 종동풀리(158) 사이에는 타이밍 벨트(159)가 이동 가능하게 설치된다.

타이밍 벨트(159)는 그 일단이 분리되어 있다. 이러한 타이밍 벨트(159)에는 고정 브래킷(160)이 고정된다. 고정 브래킷(160)에는 용접장치(200)가 고정된다.

고정 브래킷(160)은 구동모터(156)에 의해 구동풀리(157)가 회전됨에 따라 승강된다. 따라서 용접장치(200)는 구동모터(156), 구동풀리(157) 및 종동풀리(158)에 의해 승강된다. 이와 함께 이동 바퀴(153)는 제2 레일(152)을 따라 이동됨으로써, 용접장치(200)를 일직선상으로 이동하게 된다.

아울러 상면 브래킷(154)에는 상부로 연장되도록 고정 프레임(161)이 고정된다. 고정 프레임(161)에는 풀리(162)와 제1 스풀(163)이 회전 가능하게 고정되어 있다.

풀리(162)는 용접기(101) 및 컨트롤러(102)에 연결되어 있는 케이블(104)의 이동을 원활하게 한다. 또 제1 스풀(163)은 후술되는 용접장치(200)의 제2 스풀(222)과 구분되도록 그 명칭을 달리하여 설명한다.

제1 스풀(163)은 와이어(용가재)의 공급을 원활하기 위하여 설치되는 것으로, 제1 스풀(163)은 필요에 따라 선택적으로 사용된다. 즉, 제1 스풀(163)은 제2 스풀(222)에 비하여 그 크기가 보다 크게 형성되어 있다.

이는 제1 스풀(163)에 와이어를 대용량으로 적재하여 와이어의 끊김 없이 지속적으로 공급되도록 할 수 있다.

제1 스풀(163)은 15㎏의 와이어를 적재할 수 있는 것이고, 제2 스풀(222)은 1~5㎏의 와이어를 적재할 수 있다.

한편 제2 스풀(222)은 용접장치(200) 자체에서 와이어를 공급하기 위한 것으로, 소량으로 와이어를 공급하고자 할 때 사용된다. 이러한 제1 스풀(163)과 제2 스풀(222)은 각각 와이어를 적재한 상태에서 제2 스풀(222)의 와이어 사용이 끝난 다음 제1 스풀(163)에 적재되어 있는 와이어를 연속적으로 사용할 수 있다.

이는 용접에 사용되는 와이어를 끊김 없이 공급할 수 있음은 물론 연속적인 용접 작업이 이루어지도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치를 나타낸 정면도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 거리가 조절된 상태를 나타낸 정면도이며, 도 10은 도 9의 평면도이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 용접장치(200)를 도시하고 있다. 용접장치(200)는 길이 및 각도조절부(210), 와이어 공급부(220) 및 용접부(230)를 포함한다.

아울러 도 13에서와 같이, 용접장치(200)의 승강 시에 케이블(104)의 공급이 원활하게 이루어지도록 케이블 안내부재(240)를 더 포함한다.

용접장치(200)의 길이 및 각도조절부(210)는 용접 부위에 대하여 비교적 짧은 길이 및 각도를 조절하기 위한 것이다. 전술한 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)는 용접 부위에 대하여 용접장치(200)의 길이 및 각도를 보다 긴 길이 및 큰 각도에서 조절하기 위한 것이다.

즉, 용접장치(200)는 용접 부위에 근접한 상태에서 용접이 이루어져야 한다. 따라서 용접장치(200)를 먼저 도 3 및 도 4에서와 같이, 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)에 의하여 길이 및 각도를 조절한 다음 길이 및 각도조절부(210)를 이용하여 용접 부위에 보다 정확한 위치에 조절하게 된다.

이에 본 발명의 자동 용접장치(100)는 용접 부위와의 길이 및 각도에 상관없이 용접장치(200)와 용접 부위를 자유로이 조절하여 용접하고자 하는 정확한 위치에서 용접 작업을 할 수 있다.

용접장치(200)는 타이밍 벨트(159)가 고정되어 있는 고정 브래킷(160)에 고정된다.

용접장치(200)의 길이 및 각도조절부(210)는 프레임(211), 고정축(212), 고정 브래킷(213), 볼 스크류(214), 제1 서보모터(215), 너트(216), 거리 조절 프레임(217)을 포함한다.

프레임(211)은 안내레일(150)의 고정 브래킷(160)에 볼트 등의 고정수단으로 고정되고, 프레임(211)은 대략 'U'자 형상으로 이루어져 있다. 프레임(211) 사이에는 고정축(212)이 고정되어 있다.

고정축(212)의 양단에는 각각 고정 브래킷(213)이 고정되어 있다. 이들 고정 브래킷(213)에는 볼 스크류(214)가 회전 가능하게 고정되어 있다. 고정 브래킷(213)과 볼 스크류(214) 사이에는 볼 스크류(214)의 회전이 원활하게 이루어지도록 베어링(미도시)이 고정됨은 물론이다.

아울러 볼 스크류(214) 일측에는 제1 서보모터(215)가 고정된다. 제1 서보모터(215)는 볼 스크류(214)를 회전시키기 위한 구동장치이다. 또 볼 스크류(214)는 스터드 볼트와 같이 나사산이 서로 반대되는 방향으로 형성되어 있다.

볼 스크류(214)에는 회전에 따라 서로 반대되는 방향으로 이동되는 너트(216)가 체결되어 있다. 너트(216)는 볼 스크류(216)에 체결됨은 물론 그 하부에 구멍(미도시)이 형성되어 있어, 고정축(212)에 이동 가능하게 결합된다.

각각의 너트(216)에는 일정 길이를 갖는 거리 조절 프레임(217)이 회전 가능하게 고정된다. 이들 거리 조절 프레임(217)은 너트(216)에 의해 좌우 대칭되는 방향으로 이동된다.

또 길이 및 각도조절부(210) 일측에는 와이어 공급부(220)가 고정된다. 와이어 공급부(220)는 고정 프레임(221), 제2 스풀(222), 와이어 공급기(223)를 포함한다.

고정 프레임(221)은 제1 서보모터(215) 일측에 고정되고, 고정 프레임(221) 선단에는 제2 스풀(222)이 회전 가능하게 고정된다.

제2 스풀(222)에는 와이어(미도시)가 감겨 있다. 와이어(용가재)는 토치(103)와 인접한 위치에 지속적으로 공급되도록 제2 스풀(222)에 일정량만큼 적재된다.

이러한 제2 스풀(222)에 적재되는 와이어는 1~5㎏의 와이어가 적재된다. 이는 소량의 와이어를 적재하여 적은 용량의 와이어를 공급하기 위한 것이다. 이는 용접 길이가 짧을 경우에 와이어의 소모량이 적으므로, 소량의 와이어를 공급하여 줌으로써, 와이어의 낭비를 줄일 수 있다.

또한 길이 및 각도조절부(210)에는 용접부(230)가 고정된다. 용접부(230)는 제1 프레임(231), 제2 서보모터(232), 회전축(233), 제2 프레임(234)을 포함한다. 용접부(230)는 토치(103)가 고정됨은 물론 카메라 및 램프(239)를 더 포함한다.

용접부(230)는 토치(103) 및 공급되는 와이어에 의해 발생된 아크에 의해 용접을 하게 된다.

제1 프레임(231)은 길이 및 각도조절부(210)의 거리 조절 프레임(217)에 고정된다. 제1 프레임(231)은 일정 길이를 가지며, 길이 방향으로 구멍(미도시)이 형성되어 있다.

이러한 제1 프레임(231)의 일측에는 제2 서보모터(232)가 고정된다. 또 제1 프레임(231)의 구멍에는 회전축(232)이 회전 가능하게 고정된다. 회전축(232)은 제2 서보모터(232)의 구동에 의해 회전된다.

이때 제2 서보모터(232)는 일정한 각도 범위 내에서 회전축(232)을 왕복 회전시킨다. 이는 토치(103)를 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전시킴으로써, 토치(103)가 상승되면서 좌우 왕복되게 한다.

즉, 토치(103)는 안내장치(110)에 의해 상승되면서 제한된 각도로 왕복 회전되어 지그재그 형태로 이동된다. 이는 모재와 용접 대상물 사이에 용접으로 인한 비드가 폭 넓게 형성되도록 하기 위함이다. 이로 인해 모재와 용접 대상물의 용접이 보다 견고하게 이루어진다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접부를 나타낸 정면도이고, 도 12는 도 13의 평면도이다.

도 8, 도 9 및 도 11, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(231) 일측에는 제2 프레임(234)이 고정된다. 제2 프레임(234)은 회전축(233)의 선단에 고정된다. 이러한 제2 프레임(234)은 2개로 이루어져 있다. 이들 제2 프레임(234)에는 하나의 토치(103) 및 2개의 카메라와 램프(239)가 고정된다.

토치(103)는 소정의 각도 내에서 각도를 조절할 수 있도록 고정되어 있다. 이에 대응되는 카메라 및 램프(239)는 각각 토치(103)를 향해 소정 각도로 경사지게 고정되어 있다.

이러한 카메라 및 램프(239)는 작업자가 각도를 조정할 수 있으며, 램프(239)는 필요에 따라 위치를 변경할 수 있도록 고정된다.

즉, 제2 프레임(234)에는 일정 길이를 갖는 장공(234a)이 형성된다. 램프(239)는 장공(234a)에 고정되어 그 위치를 조정할 수 있다.

카메라 제1 카메라(236)와 제2 카메라(237)로 이루어져 있다. 제1 카메라(236)는 토치(103)의 일측에 고정되고, 제2 카메라(237)는 토치(103)의 타측에 고정된다.

제1 카메라(236)는 용접 부위의 전방을 촬영함과 동시에 토치(103)에서 아크의 발생, 와이어의 공급이 정상적으로 이루어지는 것을 촬영하고, 제2 카메라(237)는 용접 후 형성되는 비드가 정상적으로 형성되는지 여부를 촬영한다.

제1 카메라(236)는 용접 전 상태를 촬영하고, 제2 카메라(237)는 용접 후 상태를 촬영하여 줌으로써, 용접 전후 상태를 모두 확인할 수 있게 된다.

미설명 부호 231a는 용접 대상물의 표면을 따라 회전되는 안내 롤러이고, 231b는 안내 롤러의 위치를 가변 되게 하는 스프링이다. 이들 안내 롤러(231a)와 스프링(231b)은 상승되는 토치(103)가 용접 대상물의 표면을 따라 이동되게 한다. 231c는 고정 플레이트로서, 안내 롤러(231a)를 안정되게 고정한다.

이러한 안내 롤러(231a)와 스프링(231b)은 필요에 따라 선택적으로 사용되는 것이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 케이블 안내부재를 나타낸 정면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 케이블 안내부재(240)는 제1 고정 플레이트(241), 고정봉(242), 제2 고정 플레이트(243), 아이들 롤러(244)를 포함한다.

케이블 안내부재(240)는 자동 용접장치(100)의 승강에 따라 케이블(140)의 이동을 안내한다. 제1 고정 플레이트(241)는 튜브(2) 또는 별도의 플레이트에 끼워져 고정되고, 고정봉(242)은 아이들 롤러(244)의 위치를 실린더(1)의 높이 보다 높은 위치에 있도록 고정된다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.

본 발명의 자동 용접장치(100)는 안내장치(110)와 용접장치(200)로 이루어져 있다. 먼저 안내장치(110)의 하부에는 도 3 및 도 4에서와 같이, 하부 클램프(120)를 고정하고, 안내장치(110)의 상부에는 도 4에서와 같이, 상부 클램프(140)를 고정한다.

하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에는 안내레일(150)을 고정한다.

하부 클램프(120)는 튜브(2)의 직경과 동일한 직경을 갖는 밴드(121)의 일단을 절단한다. 이러한 밴드(121)는 튜브(2)에 자동 용접장치(100)를 견고하게 고정할 수 있도록 금속 재질로 이루어진다.

밴드(121) 일단에는 걸림쇠(122)를 고정한다. 걸림쇠(122)는 도 3에 도시된 바와 같이, 볼트 등의 고정수단으로 밴드(121)에 고정된다. 또 걸림쇠(122)의 일면 즉, 고리(123)가 걸리는 부분에 걸림홈(미도시)을 형성한다. 이는 고리(123)가 걸림쇠(122)에 안정되게 고정함으로써, 고리(123)의 분리 또는 이탈을 방지한다.

또 밴드(121) 타단에는 동일한 걸림쇠(122)를 고정한다. 이러한 걸림쇠(122)에는 손잡이(124)를 회전 가능하게 고정한다. 손잡이(124)는 고리(123)의 잠금 및 해정을 하기 위한 것이다.

즉, 손잡이(124)는 걸림쇠(122)에 고리(123)를 걸어둔 상태에서 고리(123)와 반대되는 방향으로 젖히면, 고리(123)의 잠금 상태를 유지한다. 이와 달리 잠금 상태에서 손잡이(124)를 고리(123) 방향으로 젖히면, 고리(123)는 걸림쇠(122)로부터 분리되어 이탈된다.

이러한 고리(123)와 손잡이(124)에 의해 하부 클램프(120)를 튜브(2)에 고정 또는 분리할 수 있다. 따라서 작업자는 손잡이(124)의 젖힘 동작만으로 하부 클램프(120)를 튜브(2)에 간편하게 고정 또는 분리할 수 있게 된다.

걸림쇠(122)에는 적어도 하나 이상의 하부 고정쇠(125)를 고정한다. 하부 고정쇠(125)는 1개의 안내장치(110)를 고정하고자 하는 경우 하나의 하부 고정쇠(125)를 고정한다. 또한 2개의 안내장치(110a, 110b)를 고정하고자 하는 경우 2개의 하부 고정쇠(125)를 고정한다.

이는 작업의 편의를 위하여 1개의 밴드(121)에는 2개의 하부 고정쇠(125)를 고정하여 사용할 수도 있다. 즉, 2개의 자동 용접장치(100)로 용접을 할 수 있어 용접 시간을 단축할 수 있다.

하부 고정쇠(125)는 원형의 밴드(121) 내면에 위치한다. 하부 고정쇠(125) 상면에는 하부 로드(126)를 고정한다. 하부 로드(126)에는 일정 길이를 갖는 장공(126a)을 형성한다.

하부 로드(126)는 용접장치(200)의 위치를 조절하기 위한 것이다. 즉, 하부 로드(126)를 이동시킴에 따라 용접장치(200)와 용접 대상물과의 거리 또는 각도를 조절할 수 있다.

하부 로드(126)는 하부 고정쇠(125)에 볼트 등의 고정수단으로 고정된다. 또 하부 로드(126) 일측에는 하부 프레임(127)을 고정한다. 하부 프레임(127)은 안내장치(110)의 제1 레일(151)에 볼트 등으로 고정한다.

이들 하부 프레임(127)과 제1 레일(151)은 볼트 등의 고정수단으로 고정된다. 제1 레일(151)에는 홈부(미도시)에 슬라이더(미도시)를 끼운 상태에서 하부 프레임(127)을 고정한다. 이러한 하부 프레임(127)은 제1 레일(151)의 하측에 고정된다.

상부 클램프(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 고정쇠(141)의 저면에 튜브(2)와 동일한 직경을 갖는 홈부(미도시)를 형성한다. 상부 고정쇠(141) 상면에는 하부 로드(126)와 동일한 상부 로드(142)를 고정한다. 상부 로드(142)는 상부 고정쇠(141)에 볼트 등의 고정수단으로 고정된다.

아울러 상부 로드(142)는 하부 로드(126)와 같이 길이 및 각도를 조절할 수 있음은 물론이다. 상부 로드(142) 타단에는 상부 프레임(143)을 볼트 등으로 고정한다.

또한 상부 프레임(143)은 하부 프레임(127)과 같이 제1 레일(151)의 홈부에 볼트 등으로 고정된다.

하부 프레임(120)은 튜브(2) 보다 낮은 위치에 고정되고, 상부 프레임(140)은 튜브(2)의 상단에 고정된다. 안내레일(150)은 튜브(2)의 길이 보다 긴 길이로 이루어져 있다.

안내레일(150)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 레일(151)과 제2 레일(152)이 일체로 이루어져 있다. 제1 레일(151)은 사각형상으로 이루어져 있고, 각 면에는 다수의 홈부(미도시)를 형성한다. 제2 레일(152)은 'ㅜ'자 형상으로 이루어져 있다. 제2 레일(152)은 양 측면은 뾰족하게 돌출되게 형성한다.

또한 제1 레일(151)과 제2 레일(152)은 볼트 등으로 고정된다. 이들 제1 레일(151)과 제2 레일(152)은 중량을 가볍게 하기 위하여 알루미늄 재질로 이루어진다.

제1 레일(151)과 제2 레일(152)은 실린더(1)의 길이보다 길게 형성한다. 튜브(2)는 실린더(1)와 동일한 길이로 이루어져 있으므로, 용접장치(200)가 튜브(2)의 하단에서부터 상단까지 용접이 이루어지도록 하기 위함이다.

제1 레일(151)과 제2 레일(152) 상면에는 상면 브래킷(154)을 고정하고, 하면에는 하면 브래킷(155)을 고정한다. 이들 상면 브래킷(154)과 하면 브래킷(155)은 볼트 등으로 고정한다.

또 상면 브래킷(154) 일측에는 구동모터(156)를 고정한다. 상면 브래킷(154) 내부에는 구동풀리(157)를 회전 가능하게 고정한다. 구동모터(156)의 구동축(미도시)은 구동풀리(157)에 고정한다.

구동풀리(157)와 종동풀리(158)에는 타이밍 벨트(159)를 이동 가능하게 고정한다. 타이밍 벨트(159)에는 고정 브래킷(160)을 고정한다. 고정 브래킷(160)에는 용접장치(200)가 고정된다.

안내레일(150)의 상면 브래킷(154)에는 일정 길이를 갖는 고정 프레임(161)을 고정한다. 고정 프레임(161)은 고정 브래킷(160)에 볼트 등으로 고정된다.

고정 프레임(161)에는 용접기(101) 및 컨트롤러(102)에 연결되어 있는 케이블(104)의 이동이 원활하게 이루어지도록 풀리(162)를 고정한다. 또 풀리(162)와 동일한 위치에 와이어(용가재)를 공급하기 위한 제1 스풀(163)을 회전 가능하게 고정한다.

제1 스풀(163)에는 지속적으로 와이어를 공급하기 위하여 15㎏의 무게를 갖는 와이어가 적재된다. 이는 용접작업이 지속적으로 이루어지도록 함은 물론 와이어의 낭비를 줄이기 위한 것이다.

용접장치(200)는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 로드(126)와 상부 로드(142)에 의해 용접 대상물에 근접하도록 길이 및 각도를 1차 조절한다.

또 용접장치(200)는 길이 및 각도조절부(210)에 의해 용접 대상물과 근접한 위치에서 미세한 위치를 조절한다. 즉, 용접장치(200)는 길이 및 각도조절부(210)에 의해 토치(103)와 튜브(2)와의 위치를 미세하게 조절할 수 있다.

길이 및 각도조절부(210)의 프레임(211)은 안내레일(150)의 고정 브래킷(160)에 볼트 등으로 고정한다. 고정 브래킷(160)에는 고정축(212)을 고정한다. 고정축(212) 양단에는 고정 브래킷(213)을 고정한다. 이들 고정 브래킷(213)은 일정한 각도 내에서 회전되도록 고정축(212)에 볼트 등으로 고정한다.

즉, 고정 브래킷(213)은 고정축(212)을 기준으로 회전 가능하게 고정된다. 고정 브래킷(213) 사이에는 볼 스크류(214)를 회전 가능하게 고정한다. 고정 브래킷(213)과 볼 스크류(214) 사이에는 베어링(미도시)를 결합하여 원활한 회전이 이루어지도록 한다.

볼 스크류(214) 일측에는 제1 서보모터(215)를 고정한다. 볼 스크류(214)와 제1 서보모터(215)는 전원이 통하지 않도록 절연 구조로 고정된다. 고정축(212)과 볼 스크류(214)에는 너트(216)를 이동 가능하게 결합한다.

제1 서보모터(215)에 의해 볼 스크류(214)가 회전되면 너트(216)는 볼 스크류(214)의 나사산을 따라 서로 반대되는 방향으로 이동된다. 또한 너트(216)는 고정축(212)을 중심으로 회전된다.

이러한 너트(216)는 고정축(212)과 직교하는 방향으로 회전된다. 너트(216)는 도 10에서와 같이 고정축(212)을 중심으로 좌우 방향으로 회전되며, 회전되는 각도는 90°정도로 회전되도록 한다. 이러한 회전 각도는 필요에 따라 보다 큰 각도로 회전될 수 있다.

또한 너트(216)에는 거리 조절 프레임(217)을 회전 가능하게 고정한다. 거리 조절 프레임(217)은 너트(216)의 이동에 의해 좌우로 수평 이동되므로, 회전 가능하게 고정한다.

제1 서보모터(215) 일측에는 와이어 공급부(220)의 고정 프레임(221)을 고정한다. 고정 프레임(221)에는 와이어가 적재되는 제2 스풀(222)을 회전 가능하게 고정한다. 또 와이어를 일정한 속도로 토치(103) 쪽으로 이동하기 위한 와이어 공급기(223)를 회전 가능하게 고정한다.

너트(216)에는 용접부(230)의 제1 프레임(231)을 고정한다. 너트(216)는 제1 프레임(231)에 회전 가능하게 고정된다. 너트(216)에는 보다 원활하게 회전되도록 베어링(미도시)을 고정한다.

제1 프레임(231)에는 안내롤러(231a)를 고정하고, 제1 프레임(231)과 안내롤러(231a) 사이에는 스프링(231b)을 고정한다. 제1 프레임(231)에는 양 측면에 각각 플레이트(231c)를 고정한다. 플레이트(231c)에는 안내롤러(231a)를 회전 가능하게 고정한다. 안내롤러(231a)는 용접 대상물의 표면을 따라 회전하면서 이동되며, 용접장치(200)의 용접부(230)를 안내하게 된다.

제1 프레임(231) 일측에는 제2 서보모터(232)를 고정한다. 제2 서보모터(232)에는 제1 프레임(231)을 관통하는 회전축(233)을 고정한다. 회전축(233)은 제1 서보모터(232)에 의해 일정한 각도 내에서 왕복 회전한다. 이는 토치(103)가 지그재그 형태로 상승되도록 하기 위함이다.

따라서 용접 부위에 발생되는 비드(bead)는 일직선이 아닌 지그재그 형태로 이루어져 모재와 용접 대상물에 보다 폭넓게 형성된다.

회전축(233) 타측에는 제2 프레임(234)을 고정한다. 제2 프레임(234)에는 토치(103)를 고정하고, 고정축(212)과 용접부(230)의 제1 프레임(231) 사이에는 가이드(235)가 고정된다. 가이드(235)는 용접부(230)의 각도 조절 및 길이 조절 시 제1 프레임(231)을 안정적으로 지지하기 위한 것이다.

즉, 제1 프레임(231)이 고정축(212)으로부터 거리가 멀어지는 경우 제1 프레임(231)은 가이드(235)를 따라 이동한다. 또 제1 프레임(231)이 고정축(212)의 거리가 가까워지는 경우 제1 프레임(231)은 가이드(235)를 따라 이동한다. 가이드(235)는 고정축(212)을 중심으로 회전 가능하게 고정되어 있다. 따라서 가이드(235)는 제1 프레임(231)과 함께 고정축(212)을 중심으로 회전된다.

토치(103)의 양측에는 각각 제1 카메라(236), 제2 카메라(237) 및 램프(239)를 고정한다.

제1 카메라(236)는 토치(103)의 진행방향에 대하여 전방에 설치되고, 제2 카메라(237)는 토치(103)의 진행방향에 대하여 후방에 설치된다. 이들 제1 카메라(236)와 제2 카메라(237)는 각도조절이 가능하도록 고정한다.

램프(239)는 카메라의 촬영 시 선명한 촬영이 이루어지도록 고정된다. 또한 카메라(236, 237)는 휴대용 모니터(238)에 연결된다. 카메라(236, 237)와 휴대용 모니터(238)는 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

다음 도 15 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접방법을 상세하게 설명한다.

도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치에 의한 용접 상태를 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치가 단독으로 용접하는 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 17은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2대의 자동 용접장치가 용접하는 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 18은 본 발명의 자동 용접장치의 용접방법을 나타낸 공정도이다.

도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 용접장치의 용접방법은 튜브(2)에 파이프(2a)를 가용접하는 단계(S10), 정반에 실린더를 고정하는 단계(S20), 튜브(2)를 실린더(1)에 투입하는 단계(S30), 튜브(2)를 가용접하는 단계(S40), 튜브(2)에 자동 용접장치(100)를 고정하는 단계(S50), 용접단계(S60)로 이루어진다.

실린더(1)에 튜브(2)를 용접하기 위하여 튜브(2)에는 제1 정반(105)에서 제2 정반(106)까지의 높이를 갖는 파이프(2a)를 가용접한다(S10).

이후에 설명되는 튜브(2)는 일시적으로 파이프(2a)가 고정된 것을 의미한다. 이러한 파이프(2a)는 튜브(2)를 용접으로 고정한 다음 튜브(2)로부터 분리된다. 분리가 용이하게 이루어지도록 튜브(2)와 파이프(2a)는 다수의 지점에 가용접을 하게 된다.

본 발명에서 설명되는 가용접은 튜브(2)와 파이프(2a), 튜브(2)와 웨브(3)를 일시적으로 고정하기 위하여 다수의 특정 지점(위치)에 이루어지는 용접을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

튜브(2)에 가용접된 파이프(2a)는 용접이 완료된 이후에 파이프(2a)를 분리하게 된다. 이러한 파이프(2a)의 분리는 가용접된 부위를 절단하거나 용접 부위를 제거하여 분리할 수 있다.

이와 함께 튜브(2)에는 웨브(3)를 가용접 한다. 웨브(3)는 튜브(2)와 튜브(2) 사이에 연결되는 플레이트이다. 튜브(2)에는 적어도 하나 이상의 웨브(3)를 가용접 한다. 튜브(2)와 웨브(3)는 실린더(1)와 동일한 길이이므로, 다수의 지점에 가용접을 하게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 튜브(2)에는 직교하는 방향으로 2개의 웨브(3)를 가용접 하게 된다(S15). 웨브(3)는 튜브(2)에 적어도 하나 이상을 가용접 하여 고정할 수 있다.

가용접의 위치는 도 15에 도시된 바와 같이 튜브(2)와 웨브(3)의 하부, 상부 및 중간 위치에 용접되고, 가용접의 용접부위는 3~5개 일수 있으며, 가용접은 필요에 따라 다수 지점에 용접할 수 있다.

실린더(1)는 제2 정반(106)에 안정되게 고정된다(S20). 제1 정반(105)은 작업장 바닥면에 수평으로 고정되고, 제1 정반(105)의 상측에는 제2 정반(106)이 수평으로 고정된다.

아울러 제2 정반(106)은 도 15에서와 같이 튜브(2) 및 자동 용접장치(100)가 투입될 수 있도록 관통되어 있다. 이와 함께 실린더(1)의 상단에는 케이블 안내부재(240)를 고정한다(S25).

튜브(2) 상단에는 제1 고정 플레이트(241)를 끼워 고정한다. 이러한 케이블 안내부재(240)에는 도 2에서와 같이, 용접기(101) 및 컨트롤러(102)에 연결되어 있는 케이블(104)을 아이들 롤러(244)에 걸쳐 놓는다.

또한 케이블(104)에는 용접장치(200)의 상승에 따라 케이블(104)이 자유낙하 되도록 중량체(미도시)를 매달아 둘 수 있다. 용접장치(200)는 튜브(2)의 하단에서부터 상단으로 상승하면서 용접이 이루어진다. 따라서 중량체는 용접장치(200)의 이동에 따라 케이블(104)을 후퇴시킬 수 있다.

웨브(3)가 고정된 튜브(2)는 실린더(1) 상측에 있는 크레인 또는 호이스트(미도시) 등을 이용하여 실린더(1) 내부에 투입한다(S30).

이렇게 투입된 튜브(2)는 몇 개의 지점에 가용접으로 실린더(1) 내면에 고정된다(S40). 가용접은 튜브(2)의 하부, 상부, 하부와 상부의 사이의 중간 위치 등 다수의 지점에서 이루어진다. 즉, 비원호상의 튜브(2)는 도 1(a) 또는 도 15에서와 같이 웨브(3)를 실린더(1) 내면에 밀착시킨 상태에서 가용접으로 고정된다.

한편 도 1(b) 내지 도 1(d)에서와 같이 원호상으로 된 튜브(2)는 인접한 튜브(2)에 웨브(3)를 밀착시켜 가용접으로 고정된다.

이와 같이 가용접이 이루어진 튜브(2)에는 자동 용접장치(100)를 고정하게 된다(S50). 자동 용접장치(100)의 고정은 튜브(2)에 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)를 고정한 다음 안내장치(110)를 고정한다(S55).

이와 달리 안내장치(110)에 각각 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)를 고정한 다음 이들 클램프(120, 140)를 튜브(2)에 고정할 수도 있다.

하부 클램프(120)는 손잡이(124)를 회전시켜 고리(123)를 걸림쇠(122)에 걸어 잠금 상태로 고정된다. 또 상부 클램프(140)는 상부 고정쇠(141)의 홈부를 튜브(2)에 끼운 다음 볼트의 체결로 고정된다.

아울러 이들의 분리는 상부 클램프(140)의 볼트를 풀어줌으로써 분리되고, 하부 클램프(120)는 손잡이(124)를 젖혀 고리(123)를 해제시킴으로써 분리된다.

작업자는 하부 클램프(120)의 하부 로드(126) 및 상부 클램프(140)의 상부 로드(142)를 이용하여 용접장치(200)를 용접 부위에 근접하도록 거리 및 각도를 조절한다.

하부 로드(126)와 상부 로드(142)는 용접장치(200)를 용접 부위에 근접하도록 1차 조절된다. 용접장치(200)의 길이 및 각도조절부(210)는 용접 부위에 근접한 상태에서 용접장치(200)를 용접 부위에 밀착되도록 2차 조절된다.

제1 서보모터(215)는 볼 스크류(214)를 회전시킴에 따라 너트(216)가 이동되어 거리를 조절할 수 있고, 고정축(212)을 중심으로 고정 브래킷(213)을 회전시켜 각도를 조절할 수 있다.

자동 용접장치(100)는 작업자의 제어신호에 따라 용접장치(200)가 안내장치(110)를 따라 상승된다. 용접장치(200)는 안내레일(150)에 있는 구동모터(156)의 구동에 의해 상승된다.

구동모터(156)는 제어신호에 따라 구동되며, 구동모터(156)에 고정된 구동풀리(157)가 회전된다. 구동풀리(157)와 종동풀리(158)에는 타이밍 벨트(159)가 맞물려 있으므로, 타이밍 벨트(159)가 이동된다.

타이밍 벨트(159)에는 용접장치(200)의 길이 및 각도조절부(210)가 고정되어 있으므로, 용접장치(200)가 상승된다. 이러한 용접장치(200)는 일정한 속도로 상승된다.

이와 함께 용접장치(200)는 상승되면서 지그재그 형태로 움직이게 된다. 이는 제2 서보모터(232)의 구동으로 회전축(232)를 일정한 각도 내에서 왕복 회전된다.

또한 와이어 공급부(220)는 제2 스풀(222)에 있는 와이어를 와이어 공급기(223)에 의해 일정한 속도로 토치(103) 쪽으로 공급한다. 토치(103)는 제2 서보모터(232)에 의해 왕복 회전되면서 텅스텐 전극봉(미도시) 및 와이어에 의해 아크가 발생되면서 용접이 이루어진다(S60).

용접부(230)의 제2 프레임(234)에는 토치(103)의 양측에 각각 카메라와 램프(239)가 고정되어 있다. 제1 카메라(236)는 토치(103)에서 아크의 발생이 정상적으로 이루어지는지를 촬영하고, 제2 카메라(237)는 용접으로 형성된 비드의 상태를 촬영하게 된다.

카메라가 촬영될 때 램프(239)는 그 주변을 밝혀 주어 양호한 촬영이 이루어지도록 한다. 카메라(236, 237)에서 촬영된 영상은 작업자가 휴대하고 있는 휴대용 모니터(238)로 전송되고, 작업자는 휴대용 모니터(238)를 통해 용접의 전후 상태를 확인할 수 있게 된다.

이와 같이 용접이 완료된 이후에는 도 1(b) 내지 도 1(d)에서와 같이 실린더(1) 중앙을 향해 일정한 간격으로 튜브(2)를 반복적으로 용접하게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

1: 실린더 2: 튜브
3: 웨브
100: 자동 용접장치 110: 안내장치
120: 하부 클램프 140: 상부 클램프
150: 안내 레일 200: 용접장치
210: 길이 및 각도조절부 220: 와이어 공급부
230: 용접부 240: 케이블 안내부재

Claims (23)

1. 실린더 내측에 다수의 튜브를 일정 간격으로 용접하는 자동 용접장치로서,
   상기 튜브 일측에 수직으로 고정되는 안내장치,
   상기 안내장치를 따라 상승되면서 상기 튜브를 인접한 다른 튜브에 용접하는 용접장치,
   상기 용접장치의 토치 상하에 고정되고 상기 토치의 용접 전후 상태를 촬영하는 2대의 카메라,
   상기 2대의 카메라 주변을 각각 비춰주는 램프를 포함하고,
   상기 안내장치는,
   상기 튜브의 하단에 고정되는 하부 클램프,
   상기 튜브의 상단에 고정되는 상부 클램프,
   상기 하부 클램프와 상부 클램프 사이에 수직으로 고정되는 안내 레일을 포함하며,
   상기 하부 클램프는,
   원형 형상으로 상기 튜브에 탈착 가능하도록 일단이 분리된 밴드,
   상기 분리된 밴드의 일측에 고정되는 걸림쇠,
   상기 분리된 밴드의 타측에 회전 가능하게 고정된 고리,
   상기 고리가 상기 걸림쇠에 잠금 또는 해정되도록 회전되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
2. 실린더 내측에 다수의 튜브를 일정 간격으로 용접하는 자동 용접장치로서,
   상기 튜브를 기준으로 서로 마주보도록 수직으로 고정되는 2개의 안내장치,
   상기 각각의 안내장치를 따라 상승되면서 상기 튜브를 인접한 다른 튜브에 용접하는 용접장치,
   상기 용접장치의 토치 상하에 고정되고 상기 토치의 용접 전후 상태를 촬영하는 2대의 카메라,
   상기 2대의 카메라의 주변을 각각 비춰주는 램프를 포함하고,
   상기 안내장치는,
   상기 튜브의 하단에 고정되는 하부 클램프,
   상기 튜브의 상단에 고정되는 상부 클램프,
   상기 하부 클램프와 상부 클램프 사이에 수직으로 고정되는 안내 레일을 포함하며,
   상기 하부 클램프는,
   원형 형상으로 상기 튜브에 탈착 가능하도록 일단이 분리된 밴드,
   상기 분리된 밴드의 일측에 고정되는 걸림쇠,
   상기 분리된 밴드의 타측에 회전 가능하게 고정된 고리,
   상기 고리가 상기 걸림쇠에 잠금 또는 해정되도록 회전되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하부 클램프는,
   상기 밴드의 내측에 고정되는 하부 고정쇠,
   상기 하부 고정쇠의 상면에 고정되고 일정 길이를 가지면서 길이 가변되도록 장공이 형성된 하부 로드,
   상기 하부 로드 타단에 이동 가능하도록 상기 안내레일의 홈부를 따라 이동 가능하게 고정되는 하부 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상부 클램프는 고정홈부가 형성된 상부 고정쇠,
   상기 상부 고정쇠의 상면에 고정되고 일정 길이를 가지면서 길이 가변되도록 장공이 형성된 상부 로드,
   상기 상부 로드 타단에 상기 안내레일의 홈부를 따라 이동 가능하게 고정되는 상부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 안내 레일은 일정 길이를 갖는 제1 레일,
   상기 제1 레일과 동일한 길이를 가지며 상기 제1 레일의 일면에 고정되는 제2 레일,
   상기 제2 레일의 양면을 따라 승강되는 이동 바퀴,
   상기 제1 레일 및 제2 레일의 상면에 고정되는 상면 브래킷,
   상기 제1 레일 및 제2 레일의 하면에 고정되는 하면 브래킷
   상기 상면 브래킷의 일측에 고정되는 구동모터,
   상기 구동모터에 의해 회전되며 상기 상면 브래킷에 회전 가능하게 고정되는 구동풀리,
   상기 하면 브래킷에 회전 가능하게 고정되는 종동풀리,
   상기 구동풀리와 종동풀리에 맞물려 회전하면서 이동되는 타이밍 벨트,
   상기 타이밍 벨트에 고정되는 고정 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 상면 브래킷에 수직으로 고정되는 고정 프레임,
   상기 고정 프레임에 회전 가능하게 고정되는 풀리,
   상기 고정 프레임의 상단에 와이어를 공급하는 제1 스풀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용접장치는 상기 안내장치에 고정되고 상기 튜브에 접촉되도록 길이 및 각도가 가변되는 길이 및 각도조절부,
   상기 길이 및 각도조절부의 일측에서 와이어를 공급하는 와이어 공급부,
   상기 길이 및 각도조절부에 의해 길이 및 각도가 가변되게 고정되며 상기 토치가 일정한 각도 내에서 왕복 회전되는 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 길이 및 각도절부는 'U'자 형상으로 이루어진 프레임,
   상기 프레임에 고정되는 고정축,
   상기 고정축의 양단에 각각 회전 가능하게 고정되는 고정 브래킷,
   상기 고정 브래킷 사이에 회전 가능하게 고정되는 볼 스크류,
   상기 볼 스크류 일측에 고정되고 상기 볼 스크류를 회전시키는 제1 서보모터,
   상기 볼 스크류의 회전으로 서로 대칭되는 방향으로 이동 가능하게 결합되고 상기 고정축을 기준으로 회전되는 2개의 너트,
   상기 너트에 일단이 회전 가능하게 고정되고 타단이 상기 용접부에 회전 가능하게 고정되는 거리 조절 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 와이어 공급부는 상기 길이 및 각도조절부의 일측으로 고정되는 고정 프레임,
    상기 고정 프레임의 선단에 회전 가능하게 고정되고 소량의 와이어가 감긴 제2 스풀,
    상기 제2 스풀에 감긴 와이어를 일정한 속도로 공급하는 와이어 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 길이 및 각도조절부에 고정되는 제1 프레임,
    상기 제1 프레임 일측에 고정되는 제2 서보모터,
    상기 제1 프레임에 관통되고 상기 제2 서보모터에 의해 일정한 각도 내에서 왕복 회전되는 회전축,
    상기 회전축에 고정되고 상기 카메라 및 램프가 고정되는 제2 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 토치의 전방에 설치되는 제1 카메라,
    상기 토치의 후방에 설치되는 제2 카메라를 포함하며,
    상기 제1 카메라는 상기 토치의 전방에서 용접 부위의 표면 상태와 상기 토치의 아크 발생 상태를 촬영하고,
    상기 제2 카메라는 상기 토치의 후방에서 용접된 비드의 상태를 촬영하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 각각의 카메라에서 전송된 화상으로 용접의 전후 상태를 표출하는 휴대용 모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 휴대용 모니터는 상기 카메라와 유선 또는 무선을 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실린더 상면에 고정되고 상기 용접장치와 연결되는 용접기 및 컨트롤러 사이에 연결된 케이블의 이동을 안내하는 케이블 안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 케이블 안내부재는 상기 실린더의 상면에 끼워져 고정되도록 고정홈부가 형성된 제1 고정 플레이트,
    상기 고정 플레이트에 수직으로 고정되는 다수의 고정봉,
    상기 고정봉의 상면에 고정되는 제2 고정 플레이트,
    상기 제2 고정 플레이트에 회전 가능하게 고정되는 안내 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치.
17. (a) 튜브의 저면에 일시적으로 사용하기 위한 파이프를 가용접하는 단계,
    (b) 정반 상면에 실린더를 안정적으로 고정하는 단계,
    (c) 상기 실린더 상부에 설치된 크레인으로 튜브를 투입하는 단계,
    (d) 상기 튜브를 상기 실린더 내면에 가용접하는 단계,
    (e) 상기 튜브의 하면과 상면에 자동 용접장치의 안내장치를 고정하는 단계,
    (f) 상기 안내장치에 결합된 용접장치가 상승되면서 튜브를 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에, 상기 실린더 내부에 상기 튜브가 일정한 간격으로 배열되도록 상기 (c) 단계에서 (f) 단계가 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 파이프의 가용접 단계는 상기 튜브의 직교 방향에 적어도 2개 이상의 웨브를 가용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
20. 제17항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 실린더 고정 단계는 상기 실린더 상면에 케이블 안내부재를 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
21. 제17항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 가용접 단계는 상기 튜브와 상기 실린더가 서로 고정되도록 상측과 하측 및 상측과 하측 사이에 다수의 지점에 가용접이 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
22. 제19항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 안내장치의 고정 단계는 상기 안내장치의 하측을 고정하는 하부 클램프와 상기 안내장치의 상측을 고정하는 상부 클램프 사이에 안내레일을 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
23. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서, 상기 용접장치는 상승되면서 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전하는 것을 특징으로 하는 자동 용접장치의 용접방법.
    

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