KR101903471B1 - 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 본 발명에 따른 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템은, 파이프를 용접 영역으로 이송하는 파이프 이송 장치와, 상기 용접 영역의 좌우측에 각각 설치되어 파이프를 고정시키는 바이스를 구비한 바이스 모듈을 포함한 상태에서 복수 개의 프레임이 연결된 베드 타입의 베이스; 연결구를 이송하여 상기 파이프의 단부에 결합시키는 연결구 이송장치; 상기 연결구와 파이프의 결합 부위로 이동하는 용접 암을 매개로 토치를 이동시켜 용접을 수행하는 용접 로봇; 상기 용접 영역의 하부에 위치하는 것으로서 상기 파이프가 안착되는 파이프 안착부와, 상기 파이프 안착부를 승강시키는 제 1 보정부 및, 상기 파이프 안착부의 양 측단에 기립된 푸싱파트와 상기 푸싱파트를 상기 파이프의 측면에 접촉 가능하게 이동시키는 제 2 보정부 및, 상기 파이프의 양 단부 각각에 위치하여 상기 파이프의 중공에 원추돌기를 삽입 압박하는 마운트 보정부와, 상기 제 1, 2 보정부 및 상기 마운트 보정부의 구동을 각각 제어하는 보정 구동부를 구비한 파이프 위치 보정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템{TRIAXIAL COMPENSATION SYSTEM WELDING PIPE TO CONNECTOR FOR DEEP WELL DEVELOPMENT}

본 발명은 소켓이나 플랜지 등 연결구를 파이프에 용접하는 용접 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연결구의 고유형상에 호환 가능하게 파이프의 양단에 연결구를 편리하게 용접할 수 있을 뿐 아니라 용접의 자동화 내지 반자동화 공정을 추구하며 용접 준비 시 파이프의 고정위치를 x,y,z축의 3축 방향으로 자동 제어할 수 있는 구성을 적용함으로써 편리한 대량생산 및 작업의 효율성을 보장할 수 있는 용접 시스템에 관한 것이다.

일반적인 지하수 양수장치는, 양수파이프, 수위측정 파이프 등의 다수의 파이프와 수위측정용 전선, 수중모터용케이블 등의 다수의 케이블을 길이방향으로 연결한 심정파이프 묶음을 심정(深井)까지 연장설치하며 상기 심정파이프 묶음의 하단에는 심정용 수중모터펌프를 장착하고 소정위치에 장착된 상하 레벨스위치의 작동에 의해 지하수를 퍼올리는 구성으로 이루어져 있다.

기존 공법에 따르면 설치 부재가 심정에서부터 서로 결속되어 수 미터 연장 고정 설치되도록 하기 위하여, 로프 또는 테이프 등을 이용하여 양수 파이프와 기타 부재들을 일체로 구성하도록 하였으나, 이 경우 결속력이 좋지 못하여 시공 효율이 매우 저하되는 결과를 초래할 뿐 아니라 양수 파이프의 길이 연장을 위해 양 양수 파이프 간 연결 부위에 설치되는 플랜지 또는 소켓 등의 수단과 상기 수위측정용 전선/수중모터용 케이블 등의 외부가 마찰되어 손상이 발생하기도 하였다.

따라서 현장에서는 플랜지의 일측을 산소용접기로 잘라내어 수위측정용 전선, 수중모터용 케이블, 수위 측정 파이프 등이 원활하게 삽입될 수 있도록 하고 있으나, 이러한 경우 플랜지의 측면부위를 잘라내는 작업에 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.

실질적으로 양수 파이프를 보다 견고하게 연결하기 위해서는 연결부위를 커버할 수 있는 면적이 넓은 소켓을 이용하는 것이 더욱 바람직할 수 있는데, 소켓의 경우에는 상술한 바와 같이 측면 부위를 잘라내는 작업 등이 매우 어렵고 비효율적라는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 종래 기술에 의하면 관정개발을 위한 기능적 소켓의 구조를 파이프에 접목하는 기술이 시도되고 있다.

한국 등록 특허 제 1557809호의 경우, 파이프에 소켓이 이탈되는 문제를 근본적으로 방지하고 누수를 차단하면서 빠른 시간 내에 연결할 수 있으며, 아울러 파이프와 소켓간의 결합력을 향상시키고 분리가 방지되는 결합구조를 가지는 파이프 연결소켓에 관한 것으로, 좌우 대향되는 제 1 커버와 제 2 커버로 분리 형성하고 제 1,2 커버가 서로 맞닿는 면에는 각각 홈과 돌기가 형성되고 각 표면에 접착제가 도포되어 견고하게 접착 결합된다고는 하나, 실질적으로 홈과 돌기 및 접착제를 통한 접착이 견고하게 이루어지기 어려워 누수 가능성이 전혀 없다고 장담할 수 없을 뿐만 아니라, 관정용으로 이용할 경우 상기 설치 부재를 고정 및 지지할 수 있는 구성이 전혀없어 상술한 문제점을 해결할 수 없었다.

따라서 소켓과 파이프를 보다 견고하게 연결하기 위한 용접 기술을 적용하는 것이 보다 바람직한바, 국내 공개특허 제 10-2014-0028466호인 '배관파이프와 플랜지 용접장치'는 구성이 간단하면서 저가이면서 용접의 품질을 높이도록 터닝롤러를 개선한 기술을 제공하고 있으나, 파이프의 로딩에서 배출까지 자동/반자동 공정을 추구하지 못할 뿐 아니라 터닝롤러의 단순한 센싱만을 제어할 뿐이며, 더욱이 배관 파이프용 플랜지와 달리 관정용 파이프용 소켓의 특이 구조에 특화되기 위한 별도의 용접 기능을 제공하지 못한다는 문제가 있다.

상기 언급하였듯이 관정용 파이프에 적용되는 소켓은 케이블을 수용할 수 있는 기능성 공간을 구비하면서 파이프와 견고하게 결합되는 것이 기술적 과제라 할 수 있는바, 이와 같이 케이블을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 관정용 소켓에 특화되어 보다 편리하고 용접의 정밀성과 편의성을 동시에 보장할 수 있는 신규하고 진보한 자동 또는 반자동화 용접 시스템을 제공할 필요성이 대두되는 현실이다.

이에 따라, 본 발명인은 한국 등록특허 제 10-1718503호 '관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템' 및 한국 등록특허 제 10-1718506호 ‘관정용 플랜지와 파이프의 용접 시스템’을 게시한 바, 상기 특허는 파이프에 플랜지나 소켓 등의 연결구를 결합한 상태에서 결합부위를 용접할 때에 전반적인 공정을 자동 또는 반자동으로 구현할 수 있는 용접 시스템에 대한 것으로서, 파이프와 연결구를 자동으로 이송하여 용접을 진행할 수 있다는 점에서는 어느정도 자동화로서 용접 시스템의 구성을 해결할 수 있었으나, 여전히 연속 공정이 진행될 때에는 자동화 시스템에서 발생하는 공정 오차에 대응할 수 없어 높은 수율을 기대하기는 어렵다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 파이프에 연결구를 결합하여 결합 부위를 용접하는 전반적인 공정에 걸쳐 자동 또는 반자동화를 추구함으로써 제작 환경의 편의성을 제공함과 동시에 대량 생산 기반을 추구할 수 있는 용접 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 시스템의 여러 부위에 걸쳐 복수 개의 센서부를 구비하여 정확한 센싱을 수행함은 물론 센싱에 따른 자동화 공정을 담보할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이프를 로딩 영역에서 픽업 영역, 용접 영역으로 효율적으로 이송할 수 있는 로딩 및 이송 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 연결구와 파이프의 견고한 결합을 보장할 수 있도록 연결구 및 파이프의 정확한 용접 위치를 보정할 수 있는 다양한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 보다 스마트하게 연결구를 픽업 및 공급하여 용접 영역으로 이송시키는 것이다.

본 발명의 추가 목적인 용접 시 파이프 및 연결구가 회전할 때 안전하게 연결구를 지지할 수 있는 수단을 제공하여 연결구의 하방 쏠림 문제를 적절하게 방지하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템은, 파이프를 용접 영역으로 이송하는 파이프 이송 장치와, 상기 용접 영역의 좌우측에 각각 설치되어 파이프를 고정시키는 바이스를 구비한 바이스 모듈을 포함한 상태에서 복수 개의 프레임이 연결된 베드 타입의 베이스; 연결구를 이송하여 상기 파이프의 단부에 결합시키는 연결구 이송장치; 상기 연결구와 파이프의 결합 부위로 이동하는 용접 암을 매개로 토치를 이동시켜 용접을 수행하는 용접 로봇; 상기 용접 영역의 하부에 위치하는 것으로서 상기 파이프가 안착되는 파이프 안착부와, 상기 파이프 안착부를 승강시키는 제 1 보정부 및, 상기 파이프 안착부의 양 측단에 기립된 푸싱파트와 상기 푸싱파트를 상기 파이프의 측면에 접촉 가능하게 이동시키는 제 2 보정부 및, 상기 파이프의 양 단부 각각에 위치하여 상기 파이프의 중공에 원추돌기를 삽입 압박하는 마운트 보정부와, 상기 제 1, 2 보정부 및 상기 마운트 보정부의 구동을 각각 제어하는 보정 구동부를 구비한 파이프 위치 보정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 파이프 위치 보정장치는, 상기 용접영역으로 이송되는 파이프의 직경 및 길이를 포함하는 치수를 측정하는 파이프 감지 센서를 구비하고, 상기 보정 구동부는, 상기 치수를 기반으로 상기 제 1, 2 보정부 및 상기 마운트 보정부를 각각 구동하여 상기 파이프의 위치를 보정하는 치수 보정파트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 원추 돌기는, 돌기 본체와, 상기 돌기 본체의 파이프 삽입방향 측에 위치하여 상기 돌기 본체로부터 인출되는 돌출부로 구성되되, 상기 돌출부는, 상기 파이프의 중공 내부에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와, 상기 중공에 상기 초음파가 부딪혀 반사된 반사파를 감지하는 반사파 감지부를 구비한 초음파 센서를 구비하며, 상기 보정 구동부는, 상기 반사파의 진폭 및 주파수 대역을 통해 상기 용접면 내부의 취약부위 존재 및 위치를 판단하는 상태 판단파트와, 상기 내부 취약부위의 존재 시 상기 돌기 구동파트를 구동시켜 상기 용접면의 위치를 조절하는 용접 조절파트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

추가로, 상기 마운트 보정부는, 상기 파이프에 삽입되지 않은 상기 돌기 본체의 외주면 일 측에 탈착 가능하게 고정되는 링 형상의 돌기 확장체와, 상기 돌기 확장체에서 상기 파이프를 향한 면의 일 측으로 부터 상기 파이프를 향해 연장된 지지대 및, 상기 지지대의 끝 단에 장착되어 상기 파이프에 초음파 진동을 공급하는 진동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템에 의하면,

1) 파이프의 로딩에서 이송, 용접 등의 전반 공정에 걸쳐 자동 또는 반자동화 공정을 추구하여 대량생산 및 제작환경의 효율성을 제공하고,

2) 장치의 적재적소에 복수 개의 센서부를 장착하여 보다 정확한 자동화 공정을 담보하며,

3) 연결구와 파이프의 견고한 결합을 보장함과 동시에,

4) 연결구 및 파이프의 정확한 용접 위치를 보정할 수 있을 뿐 아니라,

5) 연결구의 자동 상승에 의한 픽업 위치를 제공하여 이송 로봇의 픽업 오류를 줄이고 보다 안전하게 연결구를 이송 및 공급할 수 있고,

6) 용접 시 파이프 및 연결구가 회전할 때 연결구를 적절하게 지지하여 하방 쏠림 문제를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 기본 구성에 따른 용접 시스템의 개략적인 구조를 도시한 사시도.
도 2는 기본 구성에 따른 기본 베이스를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3은 기본 구성에 따른 기본 베이스를 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 베이스의 개략적인 구조를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 마운트 보정부의 구조를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 마운트 보정부의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 돌기 확장체의 구조를 도시한 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 연결구 공급유닛의 구조를 도시한 분해 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 기본 구성에 따른 용접 시스템의 개략적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 기본 구성에 따른 기본 베이스를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 기본 구성에 따른 기본 베이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 용접 시스템은, 앞선 발명의 배경이 되는 기술에서 언급했지만, 본 출원인이 과거 출원한 대한민국 등록특허 ‘10-1718506호 관정용 플랜지와 파이프의 용접 시스템’및 대한민국 등록특허 ‘10-1718503호 관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템’을 참조한다.

본 발명의 시스템은 용접 공정에 따라 여러 세부 구성/모듈을 구비하고 있는바, 용접이 진행되는 순차적 공정에 따라 첨부된 도면과 함께 세부 구성의 기능 및 작용을 설명하도록 하고, 우선 본 발명에 적용되는 관정용 연결구의 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 3을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 파이프에 용접되는 관정용 소켓 혹은 관정용 플랜지(이하, '연결구(2)'라 한다)는 중앙 부위가 관통된 파이프 삽입부(5a)를 구비한 상태에서 수위 측정관을 비롯하여 기타 케이블 등의 관정용 설치 부재를 수용 고정하기 위하여 외주면 일 측에서 외측으로 돌출 형성된 수위 측정관 거치부(3)와 케이블 고정부(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 연결구(2)의 파이프 삽입부(5a)의 내주면에는 나사산이 형성되어 별도의 연결구(2)와 결합될 수 있으며, 추가적으로 직경 차이를 가지는 단턱이 형성되어 후술할 이송 로봇에 의해 파이프의 단부에 연결구(2)의 파이프 삽입부(5a)가 결합될 때 단턱에 이르기까지 이송 로봇이 소켓을 밀어 편리하게 결합시킬 수 있다.

수위 측정관 거치부(3)는 연결구(2)의 외주면 일 측에서 외측으로 일정 높이와 두께를 가지도록 돌출 형성된 것으로, 도 2(b)와 같이 평면에서 보았을 때 상기 수위 측정관 거치부(3)는 연결구(2)의 원통형 라운딩 방향과 반대되는 방향으로 곡률지게 형성되어, 곡률진 부위의 내측에 일정한 직경을 갖는 원통형의 관인 수위 측정관을 배치시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 수위 측정관의 측면이 상기 수위 측정관 거치부(3)의 외측면에 맞닿으며 거치 및 지지될 수 있다.

케이블 고정부(4)는, 연결구(2)의 외주면의 타 측, 바람직하게는 상기 수위 측정관 거치부(3)와 인접한 부위에서 상기 수위 측정관 거치부(3) 측을 향해 고리와 유사한 형상으로 돌출 형성된 것으로, 수직 돌출 파트(4a)와 커버링 파트(4b)로 이루어진다.

수직 돌출 파트(4a)는, 연결구(2)의 외주면의 일 측, 바람직하게는 상기 수위 측정관 거치부(3)와 소폭 이격된 부위에서 외측을 향해 돌출된 부위이고, 커버링 파트(4b)는 상기 수직 돌출 파트(4a)의 돌출 끝단에서 수직 절곡되어 연장되되 연결구(2)의 외주면과 이격된 간격을 유지하도록 라운딩지게 평행하게 연장된 것이다.

이로써 상기 케이블 고정부(4)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 수직 돌출 파트(4a)와 상기 커버링 파트(4b)로 형성되는 공간을 제공하여 해당 공간에 수위 측정 전선 및 수중모터용 케이블을 수용할 수 있도록 한다.

특히, 이 때 상기 커버링 파트(4b)가 상기 수직 돌출 파트(4a)의 연장 끝단으로부터 절곡 연장되는 방향은 상기 수위 측정관 거치부(3) 측인 것이 바람직하며, 이 때 상기 수위 측정관 거치부(3)의 곡률 방향 역시 상기 커버링 파트(4b)를 향하도록 형성되어 수위 측정관이 상기 커버링 파트(4b) 측으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

이로 인해 상기 수위 측정관 거치부(3)와 상기 케이블 고정부(4)가 서로 마주보도록 형성되어 각종 설치부재가 보다 안정적으로 거치 및 지지될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 연결구(2)는 단순한 링 구조가 아니라, 상술한 부가 구성이 외주면에 돌출 형성되어 있어 이와 같은 부가 구성과 연동 및 특화될 수 있는 파이프 자동 용접장치를 제시하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 베이스의 개략적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 마운트 보정부의 구조를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 마운트 보정부의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

본 발명의 용접 시스템은 앞선 도 1 내지 6을 보아 알 수 있듯이 파이프(5)가 진입되는 진입 영역으로부터 연결구(2)와 용접이 완료된 파이프(5)를 배출하는 배출 영역까지 일정 길이로 뻗어나가도록 수직/수평 방향으로 연장된 프레임이 복수 개로서 조립된 베드(bed) 또는 테이블(table) 타입의 베이스(base)(1)에 후술할 세부 구성이 장착되거나 이러한 베이스(1)에 인접하여 베이스(1)와 연동되는 복수의 장치/모듈을 포함한다.

이와 같은 베이스(1)는, 길이 방향을 기준으로 설명하면 파이프(5)가 로딩되는 시작 단에서 용접 완료된 파이프(5)가 배출되는 종단으로 이어지기까지 진입 영역과 픽업 영역, 용접 영역, 배출 영역으로 구분될 수 있고, 폭 방향을 기준으로 설명하면 용접 영역 또는 이 주변에서 용접을 위한 세부 구성이 양 측에 각각 장착/배치되어 파이프(5)의 양 단에 연결구(2)를 용접할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

진입 영역은 파이프(5)를 로딩(loading)하여 용접 영역으로 이송하는 영역으로서, 파이프 로딩장치(100)와 파이프 이송장치(200)를 구비한다.

용접 영역은 파이프(5)가 연결구(2)와 용접되는 영역으로서, 용접 영역 주변에 위치한 연결구 이송장치(500)에서 이송 로봇(520)의 이송 암(522)에 의하여 연결구(2)의 파이프 삽입부(5a)에 파이프(5)의 단부를 끼움 결합한 다음 용접 로봇(700)에 의하여 용접을 수행하되, 파이프(5)의 회전을 보장함과 동시에 파이프(5) 및 연결구(2)의 정확한 용접 위치 조정 및 용접 시 연결구(2)를 지지하는 역할을 제공하는 다양한 세부 구성이 장착되는 영역이다.

특히, 용접 영역은 파이프(5)와 연결구(2)를 용접하는 영역이되, 파이프(5)와 관정용 플랜지(2)를 용접하는 별도의 영역과 파이프(5)와 소켓(2)을 용접하는 별도의 영역을 동시에 구비하여 각 영역 별로 어느 하나의 영역에서는 파이프/소켓을 용접하고 다른 하나의 영역에서는 파이프/플랜지를 동시에 용접할 수 있는 기능을 제공하는 것도 가능하다.

배출 영역은 용접이 완료된 파이프(5)를 베이스(1)의 후 측 방향으로 배출하기 위한 영역으로서, 상기 언급된 파이프 이송장치(200)의 기능에 따라 파이프(5)가 배출 영역인 베이스의 종단(후단) 방향 측으로 이동될 수 있다.

이하, 이와 같이 베이스(1) 및 그 주변에 장착/위치된 세부 구성은 본 출원인이 과거 출원한 대한민국 등록특허 ‘10-1718506호 관정용 플랜지와 파이프의 용접 시스템’및 대한민국 등록특허 ‘10-1718503호 관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템’을 참조하는 것으로 이해할 수 있으며, 본 설명에서는 앞선 두 등록특허의 용접 시스템에서 더 추가되어 용접 성능을 강화시킬 수 있는 신규한 구성에 대하여 설명하도록 하겠다.

먼저, 용접 시스템에서 파이프(5)가 파이프 이송장치(200)에 의해 용접 영역으로 이송되되, 용접 영역의 좌/우 측에는 각각 이송되어진 파이프(5)를 고정하는 바이스(310)가 구비된 바이스 모듈(300)이 위치한다. 이 때, 연결구(2)와 파이프(5)를 계속해서 내경, 직경, 길이 등이 동일한 치수를 갖는 것으로 활용할 때에는 큰 문제가 발생하지 않겠지만, 항상 동일한 치수의 파이프(5)와 연결구(2)를 활용하지는 않기 때문에 이러한 연결구(2)와 파이프(5)의 치수 변화에 대응될 수 있도록 하기 위한 구성이 더 필요하다.

먼저, 이러한 경우에 가장 큰 문제는 바이스(310)이다. 바이스(310)는 고정된 상태에서 파이프(5)의 위치를 고정시키는 구성으로서, 동일한 직경과 길이(이하 치수)를 갖는 경우라면 바이스(310)만으로 파이프(5)의 고정이 가능하겠으나, 파이프(5)의 치수가 달라지게 되면 바이스(310)로는 토치(720)가 정상적으로 용접을 수행할 수 있도록 보조하기는 어렵다. 최근의 기술개발로도 바이스(310)가 이러한 파이프(5)의 치수 변화에 따라 변화되면서 고정하는 기능을 갖추도록 제조되는 것이 거의 없기 때문에 다양한 치수의 파이프(5)에 용접을 수행하려는 경우라면 이러한 이유로 각 파이프(5)의 사이즈마다 서로 다른 용접 시스템을 구비하여야 했으며 따라서 상당한 설비비용 투자 문제가 야기되었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 바이스(310)를 보조하거나 혹은 바이스와 대체되어 활용이 가능한 구성이 필요한데, 이것이 바로 3축 용접위치 보정장치의 구성인 파이프 위치 보정장치(400)라고 할 수 있다.

물론 직경이 큰 파이프(5)의 경우에는 기존의 구성을 그대로 활용하되, 토치(720)의 위치만 좀 더 높이는 것으로 보정이 가능하다. 그러나 문제는 작은 직경의 파이프(5)로서, 바이스(310)만으로는 제대로 고정이 어렵다는 것은 상식적으로도 생각할 수 있는 문제이다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로서, 베이스(1)의 용접 영역에는 파이프(5)가 안착되는 파이프 안착부(7)가 위치할 수 있으며, 이 파이프 안착부(7)는 바람직하게는 파이프(5)보다 넓은 면적을 갖되, 파이프(5)가 안착될 수 있는 별도의 안착부재가 더 구비될 수 있는 판상의 부재 혹은 그와 유사한 것이다.

나아가 이 파이프 안착부(7)를 승강시키는 것으로서 용접 영역의 하부이자 파이프 안착부(7)의 하부에는 제 1 보정부(410)가 위치할 수 있다. 이 제 1 보정부(410)는 파이프(5)를 밀어낼 수 있는 구성인 푸싱파트와 이 푸싱파트(411)를 이동시키는 푸싱로드(412)로 구성된다. 여기서 푸싱파트(411)와 푸싱로드(412)의 구성은 다시 말해 신축 가능한 구성으로서 내부에 펌프실 및 압력실이 구비되어 압력을 통해 신축되는 유압 실린더나 혹은 동력에 의해 신축되는 가동 실린더로 구성되거나, (여기서 유압 실린더나 가동 실린더는 이미 공지된 수 많은 기술이 존재하며 이것들을 선택적으로 적용 가능하기 때문에 자세한 구성 및 구동에 대한 설명은 생략토록 하겠다.) 랙/피니언 구성 등을 통해 신장 혹은 밀어내는 방식으로 파이프(5)를 밀어 위치를 보정하는 역할을 하는 구성이다. 여기서 푸싱파트(411)의 파이프(5)와 접하는 측의 단부에는 고무나 스폰지와 같은 탄성재질의 캡이나 휠 또는 파이프(5)를 충분히 밀어낼 수 있도록 별도의 푸싱판을 더 구비할 수 있으며, 이러한 캡 또는 휠 또는 푸싱판 구성을 통해 파이프(5)의 외주면에 손상을 입히지 않고도 파이프(5)의 위치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성은 일반적인 압력장치의 구성으로 이해할 수 있으므로 상세한 구조나 구동에 대한 설명은 생략하도록 한다.

나아가 이러한 승강 작용 이후에는 고정되어있는 바이스(310)가 승강된 파이프(5)를 제대로 파지할 수 없으므로, 바이스(310)의 역할을 보조할 수 있는 제 2 보정부(420)의 구성이 더 포함된다. 제 2 보정부(420)는 제 1 보정부(410)와 동일한 구성을 갖되, 파이프 안착부(7)의 양 측단에 각각 장착된 상태로 푸싱파트(421)를 신장시켜 파이프(5)의 측면을 각각 밀어내는 것을 특징으로 한다. 특히 제 2 보정부(420)는 제 1 보정부(410)와 함께 일체형으로 구비될 수 있는데, 다시 말해 파이프 안착부(7)의 하단에는 제 1 보정부(410)가 위치하며, 파이프 안착부(7)의 상면에서 파이프(5)를 기준으로 양 측단에 제 2 보정부(420)의 구성인 푸싱파트(421)가 각각 위치하도록 구성할 수 있다. 따라서, 파이프(5)가 승강되더라도 이 제 2 보정부(420)를 통해 파이프(5)의 양 측면을 각각 지지할 수 있어 파이프(5)가 용이하게 용접될 수 있도록 고정이 가능한 구성을 갖게 되는 것이다.

여기서 도 4를 보면, 용접 영역의 하부에 위치한 제 2 보정부(420)는 제 1 보정부(410)를 확인할 수 있으며, 특히 용접 영역의 하부에는 도면처럼 파이프 안착부(7)가 복수개 구비될 수 있음은 물론이다.

다시 말해 파이프(5)의 연장방향을 x축이라고 하면, (x축은 후술할 구성인 마운트 보정부(600)에 의해 조절될 수 있으며, 굳이 마운트 보정부(600)가 아니더라도 제 2 보정부(420)나 제 1 보정부(410)에 별도의 휠을 더 달아 휠을 통해 밀어내어 제어할 수도 있음은 물론이다.) y축 방향으로 파이프(5)의 위치 보정은 제 2 보정부(420)가, z축 방향으로 파이프(5)의 위치 보정은 제 1 보정부(410)가 담당할 수 있어 2개의 제 2 보정부(420)와 제 1 보정부(410)로 이어지는 2축 용접위치 보정이 가능한 일체형 구성을 갖출 수 있게 되는 것이다.

이어 이러한 파이프 위치 보정장치(400)에는 마운트 보정부(600)의 구성이 더 추가될 수 있으며, 마운트 보정부(600) 구성이 추가되면 비로소 x축 방향의 제어까지 가능한 3축 보정구성을 갖출 수 있는 것이다.

즉, 마운트 보정부(600)는 파이프(5)의 양 단부에서 돌기 구동파트(620)를 매개로 파이프(5)의 중공에 각각 원추 돌기(610)를 삽입 압박시키는 것으로서, 원추 돌기(610)가 파이프(5)의 연장방향인 x축 방향으로 힘을 가할 수 있도록 구성되기 때문에 원추 돌기(610)를 돌기 구동파트(620)를 통해 밀어내게 되면 x축 방향에서 위치보정을 수행할 수 있게 되는 것이다.

나아가, 이러한 제어의 기준이 되는 구성으로서, 다시 용접 시스템에는 용접 영역으로 이송되는 파이프(5)의 길이와 직경을 포함하는 치수를 측정하는 파이프 감지센서(631)가 구비될 수 있으며(파이프 감지 센서(631)의 위치는 파이프(5)의 치수를 측정할 수 있는 위치라면 어디든지 상관이 없다.), 파이프 위치 보정장치(400)에는 제 1 보정부(410)와 제 2 보정부(420) 및 마운트 보정부(600)의 구동을 제어하는 보정 구동부(630)와 이 보정 구동부(630)에 포함되는 구성으로서, 치수를 기반으로 제 1 보정부(410)와 제 2 보정부(420) 및 마운트 보정부(600)의 구동을 제어하여 파이프(5)의 위치를 보정하는 치수 보정파트(632)의 구성을 더 갖출 수도 있다. 따라서 파이프 이송 장치(200)를 통해 이송된 파이프(5)의 치수를 파악하여, 이 치수에 따라 제 1 보정부(410)와 제 2 보정부(420) 및 마운트 보정부(600)를 구동시켜 파이프(5) 치수 특성에 따라 용접에 적합한 위치로 파이프(5)를 이동시켜 용접을 진행할 수 있게 되는 구성을 갖추게 되는 것이다.

나아가, 파이프(5)와 연결구(2)의 고정 시 x축 방향으로의 푸싱구동이 필요하며, 따라서 마운트 보정부(600)가 활용될 수 있는데, 마운트 보정부(600)의 상세한 구성을 살펴보면, 원추형으로 볼록하게 돌출 형성되어 이송 로봇(520)에 의해 파이프(5)의 외주 면에 파이프(5) 삽입부가 결합된 연결구(2)의 파이프(5) 삽입부에 삽입 압박되는 원추 돌기(610)와, 원추 돌기(610)를 수평 구동시키는 돌기 구동파트(620)로 이루어진 것을 확인할 수 있다. 여기서 원추 돌기(610)는 연결구(2)에 형성된 파이프 삽입부(5a)를 통해 삽입되는 것으로서, 원추 돌기(610)의 전체가 파이프 삽입부(5a)를 통과하는 것이 아닌, 파이프 삽입부(5a)에 원추 돌기(610)의 일부가 삽입되어 걸쳐지는 형상으로 결합되는 것을 확인할 수 있다.

이 마운트 보정부(600)는 앞선 설명에서도 언급하였던 바, 파이프 위치 보정장치(400)에서 3축 구동에 활용될 수 있는 구성으로서, 특히 파이프(5)의 양 단부를 밀어 그 위치를 조절할 수 있기 때문에 결론적으로 마운트 보정부(600)를 통해 x축 방향으로 이동시켜 x축 보정을 수행할 수 있는 구성이다.

도 7은 본 발명의 돌기 확장체의 구조를 도시한 분해 사시도이다.

여기서 원추 돌기(610)는 다음의 구성을 더 구비할 수 있다.

먼저, 원추 돌기(610)는 2개의 구성으로 분할될 수 있는데, 원뿔의 측면 둘레 일 측을 따라 원뿔을 자르게 되면, 위쪽에는 작은 원뿔이 아래쪽에는 원뿔대가 남는 것을 알 수 있다. 여기서 원뿔에 해당하는 구성이 돌출부(640)이며, 원뿔대에 해당하는 구성이 돌기 본체(641)가 된다.

이 때, 돌출부(640)는 바람직하게는 파이프(5)의 중공으로 투입될 수 있는 사이즈를 갖추어야 하며, 따라서 돌출부(640)의 가장 넓은 외경은 적어도 파이프(5)의 내경보다는 작게 형성되도록 해야 하며, 나아가 굳이 원뿔형태로 형성될 필요 없이 단순히 원통형이나 다면체 형상으로 구비될 수도 있음은 물론이다.

다만, 돌기 본체(641)는 원뿔대 형상에서 돌기 구동파트(620)가 위치한 면의 반대 측 면의 중앙부위를 내측으로 함입한 함입홈(642)을 구비할 수 있되, 경우에 따라서는 함입홈(642)의 함입된 내주면을 따라 나사산이 형성된 함입홈(642)과, 이 함입홈(642)의 바닥면에 위치하는 모터, 모터를 통해 회전력을 제공받는 샤프트를 포함할 수도 있다.

또한, 이 경우, 돌출부(640)는 함입홈(642)과 마주보는 위치에서 돌출되어 함입홈(642)에 삽입되는 것으로서, 외주면에 나사산이 형성된 상태로 샤프트의 끝 단에 고정되어 샤프트를 매개로 회전하면서 함입홈(642)을 따라 승강하는 승강파트의 구성이 더 포함될 수 있다. 따라서 승강파트는 바람직하게는 함입홈(642)에서 최대로 하강했을 때, 돌출부(640)와 돌기 본체(641)가 원뿔형상을 갖도록(원래의 원추돌기 형상) 구성되며, 이 상태에서 승강파트가 함입홈(642)에서 상승함에 따라 돌출부(640)가 돌기 본체(641)로부터 멀어져 이격되는 구성을 갖추게 되는 것이다. 여기서 돌출부(640)는 일반적으로 파이프(5)의 내부공간으로 들어가기 위한 구성이기 때문에 그 직경이 파이프(5)에 삽입 가능한 수준으로 형성되는 것이 추후 구동에 있어서도 적합한 구성이라고 할 수 있다.

또한 함입홈(642)에는 나사산, 모터, 샤프트 구성을 제외하고 (돌출부(640)에도 승강파트를 제외한 상태에서) 돌출부(640)를 인출하는 인출 실린더(643)의 구성이 적용될 수도 있는데, 이 인출 실린더(643)는 다시 말해 단부가 돌출부(640)의 돌기 본체(641)를 향한 면에 고정(물리적 결합을 통해 결합되는 것이 바람직하다.)되는 것이며, 여기서 인출 실린더(643)의 구성은 앞선 푸싱파트(411,421)와 마찬가지로 이미 공지된 수 많은 기술이 존재하며 이것들을 선택적으로 적용할 수 있기 때문에 자세한 구성 및 구동에 대한 설명은 생략토록 하겠다.

돌출부(640)에는 초음파 센서(650)가 더 구비될 수 있는데, 이 초음파 센서(650)는 돌출부(640)가 파이프(5) 내부로 이동할 때, 특히 파이프(5)와 연결구(2)의 경계부위이자 용접 영역이 위치하는 영역으로 초음파 센서(650)를 이동시킬 수 있다. 이 초음파 센서(650)는 용접 영역에 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(651)와, 초음파가 용접 영역에 부딪혔을 때 반사되는 반사파를 감지하는 반사파 감지부(652)를 구비할 수 있다. 이러한 반사파의 진폭, 주파수 대역 등을 통해 파이프(5) 혹은 연결구(2)의 취약부위의 존재 및 그 위치를 파악할 수 있으며, 이러한 분석에 따라 취약부위가 존재하고 그 위치가 실제 용접을 진행해야 하는 위치라면 즉시 구동을 멈추도록 제어하거나 혹은 원추 돌기(610)를 통해 파이프(5)를 밀어내 토치(720)가 닿는 위치를 조절하는 구성도 적용 가능함은 물론이다.

또한 이러한 초음파 센서(650)와 연동하여 원추 돌기(610)를 제어하는 구성으로서 보정 구동부(630)에는 상기한 초음파 센서(650)를 통해 반사파의 진폭 및 주파수 대역을 통해 상기 용접 영역의 내부 취약부위 존재 및 위치를 판단하는 상태 판단파트(633)와, 내부 취약부위의 존재 시 상기 돌기 구동파트(620)를 구동시켜 상기 용접 영역을 조절하는 용접 조절파트(634)를 더 구비함으로써 측정된 반사파에 따라 원추 돌기(610)를 통해 파이프(5)를 밀어내 용접 영역을 조절하거나 혹은 용접이 이루어지지 않도록 하는 구성을 갖출 수 있는 것이다.

또한, 마운트 보정부(600)는 다음의 구성을 더 갖출 수 있다. 기본적으로 링 형상을 갖는 것으로서, 원추 돌기(610)에 끼워진 상태로 고정되는 돌기 확장체(670)의 구성을 포함할 수 있다.

돌기 확장체(670)는 바람직하게는 원추 돌기(610)가 파이프(5)의 중공에 삽입된 후 삽입되지 않고 남은 돌기 본체(641)의 외주면 일 측을 감싸 고정되는 것을 특징으로 하여 파이프(5)의 중공 내측으로 들어가지는 않는 것을 기본으로 한다. 물론 이 때 원추 돌기(610)의 측면과 맞닿는 돌기 확장체(670)의 내주면에는 원추 돌기(610)의 측면과 동일한 수준의 경사를 형성하여 원추 돌기(610)와 접촉된 상태로 어느 정도의 고정이 이루어질 수 있다. 물론 여기서 돌기 확장체(670)와 원추 돌기(610)의 더욱 확실한 결합을 위해 암수 결합구조나 끼움식 결합구조의 결합부(611) 구성이 더 포함될 수도 있으며 상기 결합부(611)가 탈착 가능하게 구성될 수 있음은 물론이다.

나아가 돌기 확장체(670)의 경우 파이프(5)를 향한 면(에 일정 수준으로 평탄한 평탄면(671)을 더 형성할 수도 있다.)에는 외측 둘레 일 측으로부터 원추 돌기(610)와 접하는 내측 둘레 일 측까지 함입 연장된 가이드 레일(672)이 형성되고, 이 가이드 레일(672)에 슬라이드 가능하게 결합되는 지지대(673) 구성이 더 포함될 수 있으며, 이 지지대(673)의 끝단에는 초음파 진동을 발생시킬 수 있는 진동부(674)가 구비되어 진동부(674)를 통해 파이프(5)에 초음파 진동을 발생시킬 수 있다. 여기서 지지대(673)는 바람직하게는 슬라이딩 블록(678)(따라서 이 슬라이딩 블록(678)에도 원활한 슬라이딩 이동을 위한 휠 등의 이동을 보조하는 구성이 더 포함될 수 있음은 물론이다.)을 더 구비하여 이 슬라이딩 블록(678)에서 파이프(5)를 향해 연장되도록 구성될 수 있으며, 바람직하게는 지지대(673)의 끝단이 고정된 파이프(5)의 외주면 일 측에 접하도록 아치형 등의 형상으로 구성될 수 있어 이 끝단에 진동부(674)를 달아 파이프(5)에 진동을 공급하는 구성을 갖출 수 있는 것이다.

나아가, 지지대(673)의 끝단에 구비된 진동부(674)는 바람직하게는 진동을 발생시키는 진동자와 이 진동자를 지지대(673)의 끝 단에 고정하는 하우징으로 구성되며, 여기서 진동부(674)는 파이프(5)의 외주면에 밀착되었을 때 진동을 파이프(5)에 흘려 파이프(5) 표면에 부착된 먼지 등의 이물질을 날려 용접영역 및 그 주변 영역을 청결하게 정리하는 것을 특징으로 한다.

여기서 진동부(674)는 앞선 가이드 레일(672)과 슬라이딩 블록(678) 구성에 의해 파이프(5)의 외주면에 접하거나 혹은 파이프(5)의 외주면으로 부터 이격되어 위치할 수 있으며, 따라서 파이프(5) 외주면의 이물질 제거가 필요한 경우에만 파이프(5) 외주면에 진동부(674)를 접한 상태로 진동을 발생시켜 진동에 의한 이물질 제거를 진행하는 것을 의미한다.

따라서, 압력 변화에 따라 파이프(5)가 원추 돌기(610)에 끼워진 것을 판단할 수 있는 별도의 압력감지 센서(미도시)가 원추 돌기(610)에 구비될 수도 있으며, 진동체 구동부(미도시) 구성을 더 구비하여 파이프(5)가 원추 돌기(610)에 끼워진 것을 판단하면 슬라이딩 블록(678)의 슬라이딩 이동을 제어함과 동시에 진동부(674)의 진동구동여부를 제어하는 구성을 통해 이러한 구동을 제어할 수 있음은 물론이다.

여기서 더 나아가 파이프(5)가 장착되었을 때에도 진동의 제어가 필요한 경우가 존재한다. 즉, 파이프(5)의 표면에는 다양한 이물질이 묻을 수 있는데, 이들 이물질은 전기적 특성이나 물질적 특성에 따라 파이프(5)에 묻어 고정되는 방식이 다르므로, 진동의 세기나 진동수를 직접 제어하는 방법도 고려될 수 있지만, 이와는 별개로 지지대(673)의 슬라이드 이동을 제어하여 파이프(5)의 외주면에 접한 정도나 그 간격을 제어하여 파이프(5)에 전달되는 진동의 세기를 조절하는 방법도 고려될 수 있다. 이를 제어하는 것을 이동 제어파트(675)라 할 수 있으며, 따라서 이동 제어파트(675) 구성을 통해 진동부(674)를 제어하지 않더라도 이동 구성만을 통해 파이프(5)에 묻은 먼지 등의 이물질을 털어내도록 제어 가능함은 물론이다.

마지막으로 지지대(673) 구성의 경우, 앞선 설명에 의하면 파이프(5)의 외주면이나 연결구(2)의 외주면에 이 지지대(673)가 닿을 필요는 없으며, 오히려 지지대(673)가 접하는 경우에는 파이프(5)나 연결구(2)의 외주면에 손상을 입힐 우려가 있으므로 최대한 진동부(674)만 파이프(5)의 외주면에 닿는 정도의 구성을 갖추는 것이 필요하다. 따라서 이 지지대(673)는 파이프(5)의 외주면과 최대한 이격시킬 수 있는 구조로서 ‘ㅅ’형상 혹은 아치형상을 갖출 수 있어 진동부(674)만 파이프(5)의 외주면과 접할 수 있도록 구성하고 나머지 부위는 파이프(5)와 이격되도록 구성 가능함은 물론이다.

다른 구성으로서, 자동화 방식의 용접 시스템을 제공하기 위해 앞서 자동화된 파이프(5)의 고정 이후 파이프(5)에 연결구(2)를 공급하여 장착시키는 연결구 이송장치(500)에도 다음의 자동화된 구성이 더 포함될 수 있다.

먼저, 연결구 이송장치(500)는 복수의 연결구(2)가 적층 보관되는 연결구 공급 유닛(510)과, 이 연결구 보관부(511)에 보관된 연결구(2)를 픽업하여 용접 영역에 위치한 파이프(5)의 단부에 결합시키는 이송 로봇(520)의 구성을 포함할 수 있다. 이러한 연결구 보관부(511) 및 이송 로봇(520)의 경우 본 출원인이 과거 출원한 대한민국 등록특허 ‘10-1718506호 관정용 플랜지와 파이프의 용접 시스템’및 대한민국 등록특허 ‘10-1718503호 관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템’을 참조하면 기본적인 구성이나 구동에 대한 설명이 포함되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 연결구 공급유닛의 구조를 도시한 분해 사시도이다.

이 연결구 공급 유닛(510)은 다음의 세부 구성을 더 갖출 수 있다.

먼저, 공급 베이스(530)와 이 공급 베이스(530)에서 회전 가능하게 안착되는 것으로서 일정 길이로 기립되어 연결구(2)를 적층 보관하는 일종의 꼬지와 같은 형상으로 구성되는 연결구 보관부(511)가 구비된 판상의 보관 테이블(515)과, 공급 베이스(530)와 보관 테이블(515) 사이에서 보관 테이블(515)이 회전하도록 회전력을 제공하는 회전 구동부(537) 및, 포토센서, 근접 센서 및 압력 센서 중 적어도 어느 하나로 이루어져 연결구 보관부(511)에서 연결구(2)의 존재 여부를 감지하는 공급 센서부(540) 및, 공급 센서부(540)의 감지 신호에 따라 회전 구동부(537)의 구동을 제어하는 회전 제어부(550)를 포함하여 구성될 수 있는 것이다.

이러한 구성은 연결구 공급 유닛(510)을 통해 복수의 연결구(2)를 적층시켜 보관할 수 있으며, 나아가 보관된 연결구(2)를 차례로 빼내어 공급할 수 있는 다양한 보조 구성을 구비할 수 있게 되는 것이다. 여기서 공급 센서부(540)의 경우 바람직하게는 연결구 보관부(511)에 내장되거나 혹은 보관 테이블(515)에서 연결구 보관부(511)가 위치하는 주변에 위치하도록 구성하는 것이 좋은데, 특히 압력 센서의 경우에는 직접 압력변화의 측정이 필요하기 때문에 이러한 위치 선정을 상세히 고려하여야 할 것이다.

다만, 기존에는 연결구(2) 공급 시 하나의 연결구 보관부(511)에 끼워진 연결구(2)가 모두 소진되면 로봇 암을 통해 혹은 주변에 대기 중인 작업자를 통해 연결구(2)가 끼워진 연결구 보관부(511)를 이송 로봇(520)이 위치한 영역으로 회전시켜 주거나 혹은 이송 로봇(520)이 팔을 더 멀리 뻗어 멀리 떨어진 연결구 보관부(511)로부터 연결구(2)를 공급받아 작업을 진행해야 했다.

이러한 구성은 작업이 진행될수록 작업효율을 떨어뜨릴 수 밖에 없기 때문에 보다 자동화되고 진보한 다음의 구성을 연결구 공급 유닛(510)에 더 갖추도록 함으로써 해결이 가능하다.

먼저, 연결구 공급 유닛(510)의 구성으로서 가장 바닥에 위치하는(바람직하게는 베이스(1) 상에 위치하는 것이다.) 공급 베이스(530)와, 이 공급 베이스(530)의 상부에 위치하는 것으로서 복수의 연결구 보관부(511)가 장착된 판상의 보관 테이블(515)이 구비될 수 있다. 공급 베이스(530)는 이 보관 테이블(515)을 베이스(1)로부터 이격시켜 지지하는 역할을 하는 것이며 또한 보관 테이블(515)의 경우, 자동화 공정을 위해 구비되는 것이므로 바람직하게는 원판 형상으로 형성되고, 둘레 영역을 따라 연결구 보관부(511)를 일정한 간격으로 구비토록 해야 할 것이다. 이러한 구성이 갖추어지면 상승 구동암(513)(본 출원인의 선행 출원된 발명 참고) 및 이송 로봇(520)(본 출원인의 선행 출원된 발명 참고)이 용이하게 연결구(2)의 공급을 제어할 수 있는 기본적인 구성을 갖추게 되는 것이다.

나아가, 공급 베이스(530)와 보관 테이블(515) 사이에 위치하는 것으로서 보관 테이블(515)에 회전력을 제공하여 회전시키는 회전 구동부(537)의 구성이 더 포함될 수 있다. 즉, 회전 구동부(537)는 모터와 같은 회전력을 제공할 수 있는 수단이 구비된 구성으로서, 보관 테이블(515)을 회전시킬 수 있어 회전 제어부(550) 구성과 연계하여 연결구(2)가 소진된 것을 감지 및 판단한 시점에 보관 테이블(515)을 회전시켜 다음 연결구(2) 보관부가 상승 구동 암(513)과 이송 로봇(520)이 위치한 영역으로 회전시킬 수 있도록 구성하는 것이다.

다만, 보관 테이블(515)의 경우 수많은 연결구(2)가 적층되어 있기 때문에 단순히 회전 구동부(537)의 구성만을 갖추는 경우에는 그 연결구(2)의 무게에 의해 정상적인 회전이 이루어지지 못하거나 혹은 토크가 강한 고가의 회전 구동부(537) 구성을 구비하여야 하므로, 이러한 문제를 해결하기 위해 다음의 구성을 더 포함시킬 수 있다.

먼저, 공급 베이스(530)는 보관 테이블(515)의 둘레에 상응하는 면적을 갖는 판상체(531) 구성이 구비되고, 이 판상체(531)에 구비되는 것으로서 판상체(531)의 둘레를 따라 돌출 연장된 포트부(532)의 구성이 포함된다. 이 포트부(532)는 바람직하게는 회전 구동부(537)를 중심에 둔 상태에서 회전 구동부(537)를 둘러싸는 구성이되, 굳이 회전 구동부(537)와 접촉하여 회전 구동부(537)를 둘러쌀 필요성은 없고, 일정한 간격을 두고 위치할 수도 있음은 물론이다. 다시 말해 포트부(532)에는 돌출 연장된 부위의 표면이자 이 포트부(532)에서 보관 테이블(515)을 향한 면의 일 부위에서 돌출 연장된 둘레를 따라 일정한 깊이와 직경으로 함입 연장되어 (링 형상으로 함입된다.) 추후 설명할 구성인 결합 링(536) 구성이 회전 가능하게 결합될 장착부(535) 및, 장착부(535)의 바닥면에서 포트부(532)의 내측으로 함입된 보조 장착부(534)와, 이 보조 장착부(534)에 일렬로 수용되는 베어링(533)을 구비하는 것이다.

여기서 중력의 영향으로 베어링(533)이 보조 장착부(534)에서 빠져나올 가능성은 거의 없지만, 그래도 혹시 모를 상황에 대비하여 베어링(533)이 보조 장착부(534)에서 빠져나가지 못하도록 하는 별도의 막이 구성이 더 포함될 수도 있음은 물론이다.

즉, 포트부(532)는 베어링(533)이 수용된 상태로 회전 구동부(537)를 둘러싸는 링 형상의 구조체로서 바람직하게는 보관 테이블(515)과 공급 베이스(530) 사이에서 회전 구동부(537)가 중심부위에 위치할 때, 이 회전 구동부(537)를 둘러싼 상태로 나머지 영역에 구비되는 부재라고 할 수 있는 것이다.

다시 회전 구동부(537)는 보관 테이블(515)에 회전력을 제공하는 구동모터(미도시)와, 이 구동모터가 수용되는 것으로서 공급 베이스(530)와 보관 테이블(515) 사이를 지지하는 모터 하우징(미도시)으로 구성될 수 있다. 이 모터 하우징은 보관 테이블(515)과 공급 베이스(530) 사이를 이격시켜 보관 테이블(515)이 회전하는 데에 공급 베이스(530)가 영향을 미치지 않도록 하는 역할을 하는 것으로 이해할 수 있다.

나아가, 이 공급 베이스(530)의 포트부(532)와 회전 가능하게 결합되는 것으로서 보관 테이블(515)의 저면에는 결합 링(536)의 구성도 더 구비될 수 있다. 결합 링(536)은 장착부(535)에 끼워질 수 있는 직경과 높이를 갖는 링 형상으로 구성된 것이다. 그러므로 이 포트부(532)의 장착부(535)와 보관 테이블(515)의 결합 링(536)을 통해 회전 구동부(537)가 보관 테이블(515)을 회전시킬 때에 함께 회전을 보조하게 되는 것이라 할 수 있다. 특히 보조 장착부(534)에 수용된 베어링(533)을 통해 과도한 적재상태가 아닌 이상, 회전 구동부(537)가 충분한 회전력을 제공하면 이 회전력을 매개로 보관 테이블(515)을 회동시킬 수 있게 되므로, 기존의 회전 구동부(537)만 장착되어 있을 때 무게나 마찰로 인한 회동이 어려운 상황을 타개할 수 있는 매개체로서 활용될 수 있는 구성이라 할 수 있다.

더하여, 공급 센서부(540)의 감지 신호에 따라 회전 구동부(537)의 회전 구동을 차등 제어하는 회전 제어부(550)의 구성이 더 포함될 수 있으며, 따라서 공급 센서부(540)에서 연결구(2)가 소진된 것을 확인하면 회전 구동부(537)를 구동시켜 다음 연결구(2)가 적층 보관된 연결구 보관부(511)를 상승 구동 암(513) 및 이송 로봇(520)이 위치한 영역으로 회전 이동시킴으로서 자동화된 공정을 갖출 수 있음은 물론이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

1: 베이스 2: 연결구(소켓, 플랜지)
3: 수위 측정관 거치부 4: 케이블 고정부
4a: 수직 돌출 파트 4b: 커버링 파트
5: 파이프 5a : 파이프 삽입부
7: 파이프 안착부 100: 파이프 로딩장치
110: 로딩 테이블 111: 로딩 프레임
112: 지지 프레임 120: 걸림 프레임
121: 고정 걸림 프레임 122: 이동 걸림 프레임
130: 걸림부 131: 기립부
132: 경사부 150: 테이블 구동부
151: 승강 이동부 151a: 승강부
151b: 이동부 200: 파이프 이송장치
210: 이송 유닛 211: 베이스 프레임
212: 이송 프레임 212a: 받침부
212b: 승강 실린더 220: 유닛 이동부
221 : LM 레일 222: LM 블록
230: 파이프 배출부 231: 기립 면
232: 경사면 300: 바이스 모듈
310: 바이스 320: 바이스 구동부
330: 롤러 340: 롤러 구동부
400: 파이프 위치 보정장치410: 제 1 보정부
411: 푸싱파트 412: 푸싱로드
420: 제 2 보정부 421: 푸싱파트
422: 푸싱로드 500: 연결구 이송장치
510: 연결구 공급 유닛 511: 연결구 보관부
512: 상승부 513: 상승 구동 암
513a: 핑거 513b: 지지부
514: 암 구동부 514a: 레일
514b: 상승 구동 파트 515: 보관 테이블
515a: 보관 홈 516: 보조 지지대
516a: 보조 기립체 516b: 연장부
516c: 절곡부 516d: 지지부
520: 이송 로봇 521: 연결구 결합부
522: 이송 암 523: 이송 암 구동부
524: 결합편 525: 단턱
530: 공급 베이스 531: 판상체
532: 포트부 533: 베어링
534: 보조 장착부 535: 장착부
536: 결합 링 537: 회전 구동부
540: 공급 센서부 550: 회전 제어부
600: 마운트 보정부 610: 원추 돌기
611: 결합부 620: 돌기 구동파트
621: 지지판 622: 왕복 로드
630: 보정 구동부 631: 파이프 감지 센서
632: 치수 보정파트 633: 상태 판단파트
634: 용접 조절파트 640: 돌출부
641: 돌기 본체 642: 함입홈
643: 인출 실린더 650: 초음파 센서
651: 초음파 발생부 652: 반사파 감지부
670: 돌기 확장체 671: 평탄면
672: 가이드 레일 673: 지지대
674: 진동부 675: 이동 제어파트
678: 슬라이딩 블록 700: 용접 로봇
710: 용접 암 720: 토치
730: 릴 800: 연결구 지지 장치
810: 연결구 지지부 811: 지지편
811a: 오목 굴곡 연장부 811b: 수평 연장부
811c: 상향 연장부 812: 연장 바
813: 지지 바 820: 수평 보정 구동부
821: 지지판 822: 수평 연장 로드
823: 수평 연장 구동부 830: 승강 보정 구동부
831: 승강 보정 로드 832: 승강 보정 로드 구동부
870: 압력 감지 센서 S: 센서부

Claims (8)

1. 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템으로서,
   파이프를 용접 영역으로 이송하는 파이프 이송 장치와, 상기 용접 영역의 좌우측에 각각 설치되어 파이프를 고정시키는 바이스를 구비한 바이스 모듈을 포함한 상태에서 복수 개의 프레임이 연결된 베드 타입의 베이스;
   연결구를 이송하여 상기 파이프의 단부에 결합시키는 연결구 이송장치;
   상기 연결구와 파이프의 결합 부위로 이동하는 용접 암을 매개로 토치를 이동시켜 용접을 수행하는 용접 로봇;
   상기 용접 영역의 하부에 위치하는 것으로서 상기 파이프가 안착되는 파이프 안착부와, 상기 파이프 안착부를 승강시키는 제 1 보정부 및, 상기 파이프 안착부의 양 측단에 기립된 푸싱파트와 상기 푸싱파트를 상기 파이프의 측면에 접촉 가능하게 이동시키는 제 2 보정부 및, 상기 파이프의 양 단부 각각에 위치하여 상기 파이프의 중공에 원추돌기를 삽입 압박하는 마운트 보정부와, 상기 제 1, 2 보정부 및 상기 마운트 보정부의 구동을 각각 제어하는 보정 구동부를 구비한 파이프 위치 보정장치;를 포함하되,
   상기 원추 돌기는,
   돌기 본체와,
   상기 돌기 본체의 파이프 삽입방향 측에 위치하여 상기 돌기 본체로부터 인출되는 돌출부로 구성되되,
   상기 돌출부는,
   상기 파이프의 중공 내부에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와, 상기 중공에 상기 초음파가 부딪혀 반사된 반사파를 감지하는 반사파 감지부를 구비한 초음파 센서를 구비하며,
   상기 보정 구동부는,
   상기 반사파의 진폭 및 주파수 대역을 통해 용접면 내부의 취약부위 존재 및 위치를 판단하는 상태 판단파트와, 상기 내부 취약부위의 존재 시 상기 원추돌기의 삽입을 제어하여 상기 용접면의 위치를 조절하는 용접 조절파트를 구비하는 것을 특징으로 하는, 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 파이프 위치 보정장치는,
   상기 용접영역으로 이송되는 파이프의 직경 및 길이를 포함하는 치수를 측정하는 파이프 감지 센서를 구비하고,
   상기 보정 구동부는,
   상기 치수를 기반으로 상기 제 1, 2 보정부 및 상기 마운트 보정부를 각각 구동하여 상기 파이프의 위치를 보정하는 치수 보정파트를 구비하는 것을 특징으로 하는, 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 마운트 보정부는,
   상기 파이프에 삽입되지 않은 상기 돌기 본체의 외주면 일 측에 탈착 가능하게 고정되는 링 형상의 돌기 확장체와,
   상기 돌기 확장체에서 상기 파이프를 향한 면의 일 측으로 부터 상기 파이프를 향해 연장된 지지대 및,
   상기 지지대의 끝 단에 장착되어 상기 파이프에 초음파 진동을 공급하는 진동부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 돌기 확장체는,
   상기 파이프를 향한 면의 외측 둘레 일 지점으로부터 상기 원추 돌기와 접하는 내측 둘레 일 지점까지 함입 연장된 가이드 레일을 포함하고,
   상기 지지대는,
   상기 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되되,
   상기 마운트 보정부는,
   상기 지지대의 슬라이드 이동시킴으로써 상기 진동부와 상기 파이프의 간격을 변동 제어하는 이동 제어파트를 구비하는 것을 특징으로 하는, 3축 용접위치 보정기능을 구비한 관정용 연결구와 파이프의 용접 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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