KR101745801B1 - 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치 - Google Patents

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조상범
모민환
최동철
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Abstract

본 발명은 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치를 제공한다.
상기 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치는, 가압기 히터의 하부헤드의 외부에 구비되는 몸체와, 상기 몸체와 일체로 결합되며 가압기 히터의 히터슬리브 중심축과 일치하는 메인샤프트와, 상기 메인샤프트의 단부에 결합되며 상기 히터슬리브 내부로 삽입되어 상기 메인샤프트를 상기 히터슬리브의 내주면에 고정시키는 고정수단을 포함한 용접장치 지지부와, 상기 용접장치 지지부에 설치되고, 용접을 수행하는 토치부재와 와이어 송급노즐을 구비하여, 상기 가압기 하부헤드의 외측면과 상기 히터슬리브의 외주면 사이에 용접부위를 형성하는 용접헤드부와, 상기 용접헤드부를 상기 용접장치 지지부에 연결하고, 상기 용접헤드부를 회전 또는 상하 이동시켜 상기 용접부위로 이송시키는 용접장치 이송구동부와, 상기 토치부재로 용가재를 공급하는 용가재 송급부와, 상기 용접헤드부가 상기 용접부위를 자동으로 용접하도록, 상기 용접헤드부의 작동과 상기 용접장치 이송구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 용접헤드부가 회전구동시에 상기 용접부위의 경사면에 대응되게 자동으로 상하이동하도록, 상기 메인샤프트에 고정설치되고 상기 용접부위의 경사면의 각도와 일치하는 경사각의 경사면을 가지는 캠을 포함하고, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 메인샤프트에 회전 가능하게 설치되고 상기 용접헤드부가 연결되는 회전브라켓을 구비하는 회전구동수단을 포함하고, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 회전브라켓의 하부에 이격되게 설치되는 상기 캠과, 상기 회전브라켓에 하측에 장착되고 상기 캠의 경사면을 따라 구름운동하는 캠 팔로워를 포함하여, 상기 용접헤드부가 회전하면서 상기 용접부위의 경사면을 따라 상하 이동하게 하는 캠 구동수단을 포함한다.

Description

가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치{AUTOMATIC WELDING MACHINE FOR REPAIRING HEATER SLEEVE OF PRESSURIZER}
본 발명은 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 가압기 하부헤드 외부에 새로운 용접부를 형성하기 위한 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 원자력 발전소의 가압기 히터 슬리브(20)는 저합금강(Low alloy)인 가압기 하부헤드(10) 내부에 J형 그루브(J-Groove)의 용접부(J1)로 용접되어 있다.
일반적으로 상기 J형 그루브 용접부(J1)는 인코넬 82/182 등의 용가재를 사용하는데, 이러한 인코넬 82/182 등의 용가재는 일차수 응력 부식균열(PWSCC, Primary Water Stress Corrosion Cracking)에 취약하므로, 원자력 발전소의 장기간 운전시 이러한 용접부(J1)는 피로 및 일차수 응력 부식균열로 인하여 손상이 발생할 가능성이 증가하게 된다.
용접부에서 손상이 발생하면, 방사능에 오염된 가압기 내부의 일차 냉각재가 외부로 누설되어 원자력 발전소의 안전한 운전을 저해하므로 신속하게 보수를 행하거나 이러한 용접부의 손상이 발생하지 않도록 사전에 예방조치를 취하여야 한다.
그런데, 기존 J-Groove 용접부(J1)가 형성된 가압기 내부는, 여러가지 구조물이 가설되어 있어서 공간이 협소하고 고 방사능 오염 구역이므로, 가압기 내부로 접근하여 손상된 용접부를 보수하는 것을 불가능하다. 또한, 가압기 외부의 경우에도 방사선 준위가 높은 지역이므로 장기간 보수가 이루어지는 수작업에 의한 보수는 작업자가 방사선에 장기간 노출되는 문제가 있다.
또한, 가압기 히터 슬리브가 용접된 가압기 하부헤드는 저합금강이므로, 용접 후 후열처리를 해야하나, 구조물의 크기 및 주위 구조물과의 간섭 등의 문제로 인하여 현장에서의 후열처리가 현실적으로 어렵다.
이를 해결하기 위하여 템퍼비드(Temper-bead) 용접 방법을 적용하게 되는데, 정비 시에 사용되는 용접장치는 이러한 템퍼비드 공정을 수행 할 수 있도록 설계되어야 한다.
따라서, 가압기 하부헤드의 용접부 정비시, 협소하고 고 방사선 구역인 공간제약을 극복하면서, 후열처리 면제를 위한 템퍼비드 공정을 수행할 수 있는 특성화된 자동화 용접장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가압기 하부 헤드에 새로운 압력경계부를 형성하기 위한 용접을 신속하고 정확하게 수행하고, 템퍼비드 용접 등 다양한 방식의 용접이 가능하며, 작업자가 고 방사선 구역에 체류하는 시간을 단축시킴으로써 작업자가 방사선에 노출되는 것을 최소화하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 용접헤드부가 용접부위의 형상에 따라 회전동작과 상하 이동동작 및 반경방향 이동동작이 자동으로 연동되는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치는, 가압기 히터의 하부헤드의 외부에 구비되는 몸체와, 상기 몸체와 일체로 결합되며 가압기 히터의 히터슬리브 중심축과 일치하는 메인샤프트와, 상기 메인샤프트의 단부에 결합되며 상기 히터슬리브 내부로 삽입되어 상기 메인샤프트를 상기 히터슬리브의 내주면에 고정시키는 고정수단을 포함한 용접장치 지지부와, 상기 용접장치 지지부에 설치되고, 용접을 수행하는 토치부재와 와이어 송급노즐을 구비하여, 상기 가압기 하부헤드의 외측면과 상기 히터슬리브의 외주면 사이에 용접부위를 형성하는 용접헤드부와, 상기 용접헤드부를 상기 용접장치 지지부에 연결하고, 상기 용접헤드부를 회전 또는 상하 이동시켜 상기 용접부위로 이송시키는 용접장치 이송구동부와, 상기 토치부재로 용가재를 공급하는 용가재 송급부와, 상기 용접헤드부가 상기 용접부위를 자동으로 용접하도록, 상기 용접헤드부의 작동과 상기 용접장치 이송구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 용접헤드부가 회전구동시에 상기 용접부위의 경사면에 대응되게 자동으로 상하이동하도록, 상기 메인샤프트에 고정설치되고 상기 용접부위의 경사면의 각도와 일치하는 경사각의 경사면을 가지는 캠을 포함하고, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 메인샤프트에 회전 가능하게 설치되고 상기 용접헤드부가 연결되는 회전브라켓을 구비하는 회전구동수단을 포함하고, 상기 용접장치 이송구동부는, 상기 회전브라켓의 하부에 이격되게 설치되는 상기 캠과, 상기 회전브라켓에 하측에 장착되고 상기 캠의 경사면을 따라 구름운동하는 캠 팔로워를 포함하여, 상기 용접헤드부가 회전하면서 상기 용접부위의 경사면을 따라 상하 이동하게 하는 캠 구동수단을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따르는 자동 용접장치는, 가압기 히터 슬리브 용접부 손상시에, 제어부와 모니터링부를 통해 미리 설정된 용접조건에 따라 자동제어 및 원격제어가 가능하므로, 가압기 하부 헤드에 새로운 압력경계부를 형성하기 위한 용접을 신속하고 정확하게 수행할 수 있고, 템퍼비드 용접 등 다양한 방식의 용접을 수행할 수 있고, 작업자가 고 방사선 구역에 체류하는 시간을 단축시킴으로써 작업자가 방사선에 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동 용접장치는, 용접부위의 경사면과 일치하는 경사면을 가진 캠을 구비함으로써, 용접헤드부는 회전동작시에 자동으로 연동되게 용접부의 형상에 따라 상하로 이동하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동 용접장치는, 한 쌍으로 이루어진 와이어 송급노즐에 의해 토치부재와 중심과 와이어 송급노즐의 정확한 정렬이 가능하고, 틸팅수단에 의해 용접헤드부가 회전동작시 용접부위의 형상에 맞게 기울어지게 구비되므로, 균일한 용접품질을 얻을 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 가압기 히터 슬리브의 용접부위를 나타내는 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치의 용접부위를 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치의 장착상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 용접헤드부의 정면도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 적용되는 용접장치 이송구동부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 적용되는 캠 구동수단을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 적용되는 반경방향 구동수단을 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 적용되는 용접장치 지지부를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 적용되는 공압 클램핑 유닛을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)에 의해 용접되는 부위의 일 예를 나타내는 단면도이다. 도시된 실시예와 같이, 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)는, 기존의 용접부위(J1)와 별도로, 가압기 하부헤드(10)의 외부에 가압기 하부헤드(10)와 히터슬리브(20)를 연결하는 새로운 용접부위(J2)를 형성할 수 있다. 따라서, 이하에서 설명하는 '용접부위'는 도 2의 히터슬리브(20)와 가압기 하부헤드(10)를 연결하는 용접부위(J2)를 의미한다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치(100)는, 용접장치 지지부(200), 용접헤드부(300), 용접장치 이송구동부(400), 용가재 송급부(500), 제어부(600) 및 모니터링부(700)로 이루어질 수 있다.
용접장치 지지부(200)는, 몸체(210)와 메인샤프트(230)와 고정수단(250)을 포함할 수 있다.
몸체(210)는, 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)를 구성하는 요소들을 하부에서 지지하며, 내부에는 후술하는 회전구동모터(419) 등이 수용될 수 있다(도 6 참조). 또한, 후술하는 바와 같이, 보조지지수단(270)을 통해 가압기 밀림관(30)에 연결되어 지지될 수 있다.
메인샤프트(230)는, 몸체(210)와 일체로 결합되며, 가압기 히터의 슬리브 중심축과 일치하도록 설치될 수 있다.
고정수단(250)은, 메인샤프트(230)의 단부에 결합되며, 가압기 히터의 슬리브(20) 내부로 삽입되어, 메인샤프트(230)를 가압기 히터의 슬리브(20) 내주면에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 메인샤프트(230)를 포함하는 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)가 가압기 히터의 슬리브(20)에 고정됨으로써 가압기 히터의 하부헤드(10)에 고정될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예를 참조하면, 용접헤드부(300)는, 토치부재(310)와 와이어 송급노즐(330)로 이루어질 수 있다. 그리고, 용접헤드부(300)는, 틸팅수단(350)과 AVC 구동수단(370)을 더 포함할 수 있다.
토치부재(310)는, 후술하는 용접장치 이송구동부(400)를 통해서 용접장치 지지부(200)에 설치되고, 텅스텐 등으로 이루어진 토치팁으로 이루어질 수 있다. 와이어 송급노즐(330)은 토치부재(310)의 전극봉 중심과 일정한 각도로 정렬되도록 설계될 수 있다.
이때, 와이어 송급노즐(330)은 토치부재(310)의 양측에 대칭되게 한 쌍(330a,330b)으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 틸팅수단(350)에 의해 토치부재(310)가 용접부위에 적합한 각도로 기울어지면, 한 쌍의 와이어 송급노즐(330a,330b) 중 기울어진 각도에 적절한 위치의 와이어 송급노즐(330)이 선택되어 토치부재(310)와 일정한 각도로 정렬될 수 있다.
따라서, 한 쌍으로 이루어진 와이어 송급노즐(330a,330b)에 의해, 토치부재(310)와 중심과 와이어 송급노즐(330)의 정확한 정렬이 가능해짐으로써, 균일한 용접품질을 얻을 수 있다.
틸팅수단(350)은, 틸트브라켓(351)과 틸트모터(355)를 구비할 수 있다.
틸트브라켓(351)은, 상측에 토치부재(310)와 와이어 송급노즐(330)이 결합될 수 있고, 틸트축(353)을 구비할 수 있다. 틸트모터(355)는 틸트축(353)과 체인으로 연결되어 틸트축(353)을 회전시킬 수 있다. 틸트축(353)이 회전되면 틸트브라켓(351)이 소정 각도로 기울어지고, 틸트브라켓(351)에 장착된 토치부재(310)와 와이어 송급노즐(330)이 소정각도로 기울어지게 된다. 이때, 틸트브라켓(351)의 틸팅각도는, 용접헤드부(300)가 회전동작시 용접부위의 형상에 맞게 기울어지도록, 용접헤드부(300)의 회전과 연동되게 설정될 수 있다.
AVC 구동수단(370)은, 토치부재(310)를 용접면에 인접 또는 이격되게 이동시켜, 토치부재(310)와 용접부위 사이의 거리가 일정하게 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 실시예와 같이, AVC 구동수단(370)은, 토치부재(310)와 와이어 송급노즐(330)이 장착되며 상하 이동가능하게 설치되는 AVC 메인브라켓(371)과, 상기 AVC 메인브라켓(371)의 이동을 가이드하며 하단이 틸트브라켓(351)에 연결된 AVC 가이드브라켓(373)과, 상기 AVC 메인브라켓(371)에 관통 설치된 AVC 가이드 샤프트(377)과 상기 AVC 가이드 샤프트(377)의 상단과 하단에 설치된 AVC 상단 브라켓(375)과 AVC 하단 브라켓(376)을 포함할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 진기적인 신호를 받아 상기 AVC 메인브라켓(371)을 상하로 구동시키는 AVC 구동모터를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 AVC 구동수단(370)은, 용접시에 토치부재(310)에 인가되는 전압을 측정하여 토치부재(310)와 용접부위 사이의 거리를 감지하고, 측정된 전압을 기준전압과 비교하여 기준전압에 맞게 조절되도록, AVC 메인브라켓(371)을 이동시켜 토치부재(310)와 용접부위 사이의 거리가 일정해지도록 자동으로 제어할 수 있다.
다만, 상기 AVC 구동수단(370)의 구성은 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기 토치부재(310)와 용접부위 사이의 거리를 조절할 수 있다면, 다양한 변형실시가 가능하다.
이에 따라, 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)는, AVC 구동수단(370)에 의해, 용접시 용접 아크 길이를 일정하게 유지할 수 있다.
도 6과 도 7에는 용접장치 이송구동부(400)가 도시된다.
용접장치 이송구동부(400)는, 용접헤드부(300)를 용접장치 지지부(200)에 연결하고, 용접헤드부(300)를 회전 또는 상하 이동시켜 용접부위로 이송시킬 수 있다.
용접장치 이송구동부(400)는, 회전 구동수단(410)과 캠 구동수단(430) 및 반경방향 구동수단(450)을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 6에 도시된 실시예와 같이, 회전 구동수단(410)은, 회전판(411), 회전구동모터(419), 회전브라켓(413) 및 연결수단으로 이루어질 수 있다. 그리고, 회전구동모터(419)의 구동력을 회전판(411)으로 전달하는 대기어(417)와 소기어(418)를 더 포함할 수 있다.
회전판(411)은, 몸체(210)의 상측에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 회전판(411)은, 메인샤프트(230)가 관통되게 설치될 수 있으며, 회전판(411)의 중심축은 메인샤프트(230)의 중심축과 일치할 수 있다.
회전구동모터(419)는 회전판(411)을 회전시키는 구동력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 회전구동모터(419)는 몸체(210) 내부에 설치될 수 있고, 회전구동모터(419)의 모터축에는 소기어(418)가 장착되고, 대기어(417)는 소기어(418)와 맞물리면서 상기 회전판(411) 하면에 장착되어, 회전판(411)과 함께 회전하도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 회전구동모터(419)의 회전력은, 소기어(418)와 대기어(417)를 통해, 회전판(411)으로 전달되어 회전판(411)을 회전시킬 수 있다. 다만, 회전구동모터(419)의 구동력을 회전판(411)에 전달하는 구성은 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형실시가 가능하다.
또한, 회전브라켓(413)은 메인샤프트(230)에 끼워져서 회전 가능하게 설치되고, 상측에 용접헤드부(300)가 장착될 수 있다. 구체적으로 용접헤드부(300)는, 후술하는 반경방향 구동수단을 매개로 회전브라켓(413)에 장착될 수 있다.
연결수단은, 연결하우징(415)과 연결봉(416)을 포함할 수 있다.
연결하우징(415)은 회전판(411)의 상측면에 고정 부착되며 내부에 중공부가 형성될 수 있다. 그리고, 연결봉(416)은 연결하우징(415)의 내부에 수직으로 설치되며, 하부가 연결하우징(415)에 관통되고 상부가 회전브라켓(413)에 관통될 수 있다. 이때, 회전브라켓(413)은 연결봉(416)에 상하로 이동가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 회전브라켓(413)은, 연결봉(416)에 의해 회전력을 전달받으면서 후술하는 캠 구동수단(430)에 의해 상하 이동도 가능하도록 설치될 수 있다.
이에 따라, 회전판(411)에 부착된 연결하우징(415)이 회전판(411)의 회전에 따라 메인샤프트(230)를 중심으로 회전하면 연결하우징(415)에 연결된 회전브라켓(413)이 회전하게 되고, 회전브라켓(413)의 회전에 따라 회전브라켓(413)에 장착된 용접헤드부(300)가 메인샤프트(230)를 중심으로 회전할 수 있다.
상기한 과정에 따라, 회전구동모터(419)의 구동력이 회전브라켓(413)에 전달됨으로써, 회전브라켓(413)에 장착된 용접헤드부(300)를 메인샤프트(230)를 중심으로 회전시킬 수 있다.
캠 구동수단(430)은, 캠(431)과 캠 팔로워(433)로 이루어질 수 있다.
캠(431)은 회전브라켓(413)의 하부에 이격되게 설치될 수 있고, 메인샤프트(230)에 고정설치될 수 있다. 그리고 캠(431)은, 용접부위의 경사면의 각도와 일치하는 경사각의 경사면이 형성될 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 용접부위인 가압기 하부헤드(10)는 히터슬리브(20)를 기준으로 소정각도로 기울어진 경사면을 가지게 된다. 따라서, 히터슬리브(20)에 관통되게 설치된 용접장치 지지부(200)에 의해 용접헤드부(300)는 회전하면서 기울어진 용접부위를 용접하게 된다. 이때, 캠(431)은, 용접부위의 경사면의 각도와 일치하는 경사면을 구비하며, 캠(431)의 경사면이 용접부위의 경사면에 대응되게 설치될 수 있다.
캠 팔로워(433)는, 회전브라켓(413)의 하측에 장착되고, 캠(431)의 경사면을 따라 구름운동할 수 있다. 여기서 캠 팔로워(433)는 바퀴, 볼 등의 구름부재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 캠(431)의 경사면을 따라 구름운동 할 수 있다면 다양한 변형실시가 가능하다.
구체적으로, 회전브라켓(413)이 회전구동모터(419)에 의해 메인샤프트(230)를 중심으로 회전하면, 회전브라켓(413)에 장착된 캠 팔로워(433)가 캠(431)의 경사면을 따라 구름운동하고, 이에 따라 회전브라켓(413)이 상하로 이동하면서 회전브라켓(413)에 결합된 용접헤드부(300)가 상하로 이동할 수 있다. 이때, 회전브라켓에 회전력을 전달하는 연결수단의 연결하우징은 회전판에 고정되고, 연결봉은 회전브라켓에 회전력을 전달하면서 회전브라켓의 상하이동을 가이드할 수 있다. 따라서, 회전브라켓은 캠 구동수단에 의해 상하로 이동하면서 연결봉이 관통된 상태로 연결하우징과 이격되거나 접촉될 수 있다.
상기한 바와 같이 캠(431)의 경사면이 용접부위의 경사면과 일치하므로, 용접헤드부(300)는 회전동작시에 자동으로 연동되어 용접부의 형상에 따라 상하로 이동할 수 있다.
도 7에는 반경방향 구동수단(450)이 도시된다.
반경방향 구동수단(450)은, 회전브라켓(413)과 용접헤드부(300)에 연결되어 용접헤드부(300)를 반경방향으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 반경방향 구동수단(450)은, 반경이동 브라켓(451), 반경이동 블록(452), 스크류축(453), 반경이동 모터(454), 캐리지(455)로 이루어질 수 있다.
반경이동 브라켓(451)은, 회전브라켓(413)의 상측에 장착되며, 메인샤프트(230)의 반경방향으로 길게 형성된 내부공간을 구비할 수 있다.
반경이동 블록(452)은, 반경이동 브라켓(451)보다 작은 크기로 제작되며, 하측이 반경이동 브라켓(451)의 내부공간에 수용되고, 내부공간에 의해 가이드됨으로써 메인샤프트(230)의 반경방향으로 이동할 수 있다.
스크류축(453)은, 반경이동 브라켓(451)에 반경방향으로 길게 장착되고 반경이동 블록(452)에 연결되어, 반경이동 모터(454)에 의해 회전되면서 반경이동 블록(452)을 직선 이동시킬 수 있다.
캐리지(455)는, 하측면이 반경이동 블록(452)의 상측면에 고정장착될 수 있고, 캐리지(455)의 상측면이 틸트브라켓(351)에 장착될 수 있다.
이에 따라, 반경방향 구동수단(450)은, 반경이동 모터(454)의 구동에 의해 반경이동 블록(452)이 반경이동 브라켓(451)을 따라 이동하면, 캐리지(455)를 매개로 반경이동 블록(452)에 장착된 용접헤드부(300)가 메인샤프트(230)의 반경방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명에 따른 자동 용접장치(100)는, 상기한 용접장치 이송구동부(400)의 회전 구동수단(410)과 캠 구동수단(430) 및 반경방향 구동수단(450)에 의해, 용접헤드부(300)가 용접부위의 형상에 따라 회전동작과 상하 이동동작 및 반경방향 이동동작이 자동으로 연동되게 설정된다.
한편, 도 4에 도시된 실시예와 같이, 용가재 송급부(500)는, 용가재 케이스(510)와 피딩모터(550) 및 피딩몸체(530)로 이루어질 수 있다.
용가재 케이스(510)는, 와이어 형태로 감겨있는 용가재를 미리 설정된 중량단위로 설치할 수 있도록 설계된다. 피딩모터(550)는 피딩몸체(530)에 구비된 롤러들을 회전시켜 와이어 형태의 용가재를 기설정된 공급량으로 용접되는 위치에 공급시킬 수 있다.
이러한 구성의 용가재 송급부(500)에 의해 토치부재(310)로 용가재가 공급될 수 있다.
한편, 제어부(600)는, 용접헤드부(300)가 용접부위를 자동으로 용접하도록, 용접헤드부(300)의 작동과 용접장치 이송구동부(400)의 구동을 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)는, 용접부위를 고려하여 미리 설정된 용접조건에 따라, 용접장치 이송구동부(400)를 구동시켜, 용접헤드부(300)가 적절한 위치로 이송되도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(600)는, 용접헤드부(300)의 위치에 따른 용접조건에 맞게 용접헤드부(300)의 토치부재(310)와 와이어 송급노즐(330)과 AVC 구동수단(370)과 틸팅수단(350)을 구동되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)는, 모니터링부(700)를 더 포함할 수 있다.
모니터링부(700)는, 카메라(710)와 모니터(730)를 포함한다.
카메라(710)는, 용접헤드부(300)에 인접하도록 회전브라켓(413)에 장착되어, 용접헤드부(300)의 위치 및 용접상태를 모니터링한다. 그리고, 모니터(730)는, 카메라(710)에 의해 촬영된 토치부재(310)의 위치와 용융풀의 상태를 표시할 수 있다.
이러한 제어부(600)와, 모니터링부(700)를 통해, 미리 설정된 용접조건에 따라 원격제어하여, 자동으로 용접하고 이를 모니터(730)할 수 있으며, 용융풀의 상태를 관찰하여 수동으로 용접헤드부(300)와 용접장치 이송구동부(400)를 미세하게 제어할 수도 있다.
한편, 도 8 및 도 9에는 용접장치 지지부(200)가 도시된다.
용접장치 지지부(200)는, 상기한 바와 같이, 몸체(210)와, 메인샤프트(230)와, 고정수단(250)으로 구성된다.
여기서, 고정수단(250)은, 도시된 실시예와 같이, 공압 클램핑 유닛으로 이루어질 수 있다. 이러한 공압 클램핑 유닛(250)은, 클램프 실린더 바디(251)와, 고정부(253)와, 가압볼(255)로 이루어질 수 있다.
클램프 실린더 바디(251)는, 양단에 복수의 홀이 형성된 고정부(253)가 구비되고 메인샤프트(230)에 끼움결합될 수 있다. 고정부(253)는, 클램프 실린더 바디(251)의 다른 부분에 비해 더 큰 외경을 가지도록 이루어질 수 있다.
가압볼(255)은, 고정부(253)의 복수의 홀에 장착되고, 공급된 공압에 의해 팽창되어 슬리브 내주면을 가압함으로써 클램프 실린더 바디(251)를 슬리브 내부면에 견고하게 결합시킬 수 있다.
이에 따라, 클램프 실린더 바디(251)에 연결된 메인샤프트(230)가 히터슬리브(20)에 고정되면서 메인샤프트(230)를 포함한 자동 용접장치(100)가 용접부위에 인접하게 고정 설치될 수 있다.
이 후, 용접작업이 완료되면, 공압 클랭핑 유닛(250)의 공압을 제거하여, 가압볼(255)을 수축시킴으로써, 히터슬리브(20)에서 클램프 실린더 바디(251)를 제거할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 자동 용접장치(100)는 고정수단(250)으로 공압 클랭핑 유닛를 이용함으로써 가압기 히터 슬리브에 용이하고 신속하게 설치 또는 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 용접장치 지지부(200)는, 보조지지수단(270)을 더 포함할 수 있다.
보조지지수단(270)은, 일측이 상기 몸체(210)에 연결되고, 타측이 상기 가압기 히터의 하부헤드(10)에 구비된 밀림관(30)에 고정되어, 상기 몸체(210)를 지지할 수 있다.
이에 따라, 보조지지수단(270)은, 고정수단(250)을 보조하여 자동 용접장치(100)를 하측에서 지지함으로써, 자동 용접장치(100)를 더욱 견고하고 안전하게 용접부위에 설치할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르는 자동 용접장치는, 가압기 히터 슬리브 용접부 손상시에, 제어부와 모니터링부를 통해 미리 설정된 용접조건에 따라 자동제어 및 원격제어가 가능하므로, 가압기 하부 헤드에 새로운 압력경계부를 형성하기 위한 용접을 신속하고 정확하게 수행할 수 있고, 템퍼비드 용접 등 다양한 방식의 용접을 수행할 수 있고, 작업자가 고 방사선 구역에 체류하는 시간을 단축시킴으로써 작업자가 방사선에 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동 용접장치는, 용접부위의 경사면과 일치하는 경사면을 가진 캠을 구비함으로써, 용접헤드부는 회전동작시에 자동으로 연동되게 용접부의 형상에 따라 상하로 이동하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동 용접장치는, 한 쌍으로 이루어진 와이어 송급노즐에 의해 토치부재와 중심과 와이어 송급노즐의 정확한 정렬이 가능하고, 틸팅수단에 의해 용접헤드부가 회전동작시 용접부위의 형상에 맞게 기울어지게 구비되므로, 균일한 용접품질을 얻을 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
100 : 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치
200 : 용접장치 지지부 210 : 몸체
230 : 메인샤프트 250 : 고정수단
270 : 보조지지수단 300 : 용접헤드부
310 : 토치부재 330 : 와이어 송급노즐
350 : 틸팅수단 351 : 틸트브라켓
370 : AVC 구동수단 400 : 용접장치 이송구동부
410 : 회전 구동수단 411 : 회전브라켓
430 : 캠 구동수단 431 : 캠
433 : 캠 팔로워 450 : 반경방향 구동수단
500 : 용가재 송급부 600 : 제어부
700 : 모니터링부

Claims (11)

  1. 가압기 히터의 하부헤드의 외부에 구비되는 몸체;와, 상기 몸체와 일체로 결합되며 가압기 히터의 히터슬리브 중심축과 일치하는 메인샤프트;와, 상기 메인샤프트의 단부에 결합되며 상기 히터슬리브 내부로 삽입되어 상기 메인샤프트를 상기 히터슬리브의 내주면에 고정시키는 고정수단;을 포함한 용접장치 지지부;
    상기 용접장치 지지부에 설치되고, 용접을 수행하는 토치부재와 와이어 송급노즐을 구비하여, 상기 가압기 하부헤드의 외측면과 상기 히터슬리브의 외주면 사이에 용접부위를 형성하는 용접헤드부;
    상기 용접헤드부를 상기 용접장치 지지부에 연결하고, 상기 용접헤드부를 회전 또는 상하 이동시켜 상기 용접부위로 이송시키는 용접장치 이송구동부;
    상기 토치부재로 용가재를 공급하는 용가재 송급부; 및,
    상기 용접헤드부가 상기 용접부위를 자동으로 용접하도록, 상기 용접헤드부의 작동과 상기 용접장치 이송구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 용접장치 이송구동부는, 상기 용접헤드부가 회전구동시에 상기 용접부위의 경사면에 대응되게 자동으로 상하이동하도록, 상기 메인샤프트에 고정설치되고 상기 용접부위의 경사면의 각도와 일치하는 경사각의 경사면을 가지는 캠을 포함하고,
    상기 용접장치 이송구동부는, 상기 메인샤프트에 회전 가능하게 설치되고 상기 용접헤드부가 연결되는 회전브라켓을 구비하는 회전구동수단을 포함하고,
    상기 용접장치 이송구동부는, 상기 회전브라켓의 하부에 이격되게 설치되는 상기 캠과, 상기 회전브라켓에 하측에 장착되고 상기 캠의 경사면을 따라 구름운동하는 캠 팔로워를 포함하여, 상기 용접헤드부가 회전하면서 상기 용접부위의 경사면을 따라 상하 이동하게 하는 캠 구동수단을 포함하는, 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 구동수단은,
    상기 몸체에 회전가능하게 설치되는 회전판과, 상기 회전판을 회전시키는 회전구동모터와, 상기 회전브라켓을 상기 회전판에 연결하여 상기 회전구동모터의 회전력을 상기 회전브라켓에 전달하는 연결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결수단은,
    상기 회전판의 상면에 부착되며 내부에 중공부가 형성된 연결하우징; 및,
    상기 연결하우징과 상기 회전브라켓에 관통되게 설치되는 연결봉;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 용접장치 이송구동부는,
    상기 회전브라켓과 상기 용접헤드부에 연결되어, 상기 용접헤드부를 메인샤프트의 반경방향으로 이동시키는 반경방향 구동수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용접헤드부는,
    상기 토치부재 및 와이어 송급노즐과 결합되는 틸트브라켓;과, 상기 틸트브라켓의 틸트축과 연결되어 상기 틸트브라켓을 소정 각도로 기울어지게 하는 틸트모터;를 구비하여, 상기 용접헤드부의 회전시에 용접면과 상기 토치부재가 이루는 각도를 일정하게 조절하는 틸팅수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용접헤드부는,
    용접시 용접 아크 길이를 일정하게 유지하도록 토치부재를 이동시키는 AVC 구동수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 용접헤드부는,
    상기 와이어 송급노즐이 상기 토치부재의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용접장치를 원격제어 가능하도록, 상기 용접헤드부에 설치되어 용접부위를 촬영하는 카메라;와, 상기 카메라가 촬영한 영상을 디스플레이하는 모니터;를 구비한 모니터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용접장치 지지부의 고정수단은,
    양단에 복수의 홀이 형성된 고정부가 구비되고 상기 메인샤프트에 끼움결합되는 클램프 실린더 바디;와, 상기 고정부의 복수의 홀에 장착되고, 공급된 공압에 의해 팽창되어 상기 히터슬리브 내주면을 가압함으로써 상기 클램프 실린더 바디를 상기 히터슬리브 내부면에 견고하게 결합시키는 가압볼;을 포함한 공압 클램핑 유닛으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 용접장치 지지부는,
    일측이 상기 몸체에 연결되고, 타측이 상기 가압기 히터의 하부헤드에 구비된 밀림관에 고정되어, 상기 몸체를 지지하는 보조지지수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치.
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