KR102077706B1 - 회전 가능하게 커플링된 용접 모듈을 갖는 파이프 크롤링 용접 장치, 그러한 파이프 크롤링 장치로 파이프들을 용접하는 방법 - Google Patents

Abstract

파이프 크롤링 용접 장치는 파이프를 통해 길이 방향으로 상기 장치를 제어 가능하게 구동하는 추진 유닛을 구비하는 크롤러 모듈을 구비한다. 상기 장치는, 상기 크롤러 모듈에 회전 가능하게 커플링되고, 그 위에 장착되는 용접 헤드를 구비한 용접 모듈을 더 구비하고, 상기 용접 모듈은, 상기 용접 헤드의 각도 포지션을 유지하기 위해, 상기 크롤러 모듈의 방향 및 회전 속도에 대해, 반대 방향 및 동일한 회전 속도로 자동적으로 회전한다.

Description

회전 가능하게 커플링된 용접 모듈을 갖는 파이프 크롤링 용접 장치, 그러한 파이프 크롤링 장치로 파이프들을 용접하는 방법

본 개시의 실시 예들은 일반적으로 용접 장치들의 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로 내부로부터 파이프 세그먼트들을 용접하는 파이프 크롤링 장치에 관한 것이다.

파이프의 긴 세그먼트들 내에서 잠수 아크 용접(SAW, submerged arc welding)을 수행하기 위한 최근 장치들은, 종종 대형의 외팔보형 정지 붐(static boom)들 상에 장착되는 용접 헤드를 사용하고, 상기 정지 붐들은 내부로부터 용접될 파이프 세그먼트들 내로 깊숙하게 연장한다. 예를 들어, 파이프의 2개의 세그먼트들을 축 방향으로 접경한 관계로 용접하기 위해, 종래의 SAW 장치의 붐은 접경한 세그먼트들 사이의 조인트에 인접하게 용접 헤드를 포지셔닝하도록 파이프 세그먼트들 중 하나를 통해 길이 방향으로(longitudinally) 전체적으로 연장된다. 따라서, 붐은 조인트에 도달하기 위해 적어도 2개의 파이프 세그먼트들 중 짧은 것과 적어도 동일하거나, 거의 동일해야 한다.

전술한 타입의 SAW 장치들은 다수의 단점들을 갖는다. 예를 들어, 이러한 장치들의 붐들은 일반적으로 상당히 길다(예를 들어, 10미터 이상). 따라서, 제조 시설, 선박 승선 상태 또는 공간에 프리미엄이 붙는 다른 설정들과 같은 작동 환경 내에서 많은 플로어 공간(floor space)을 요구한다. 또한, 이러한 타입의 SAW 장치들은 일반적으로 매우 무겁고(예를 들어, 5000kg 이상), 이는 무게에 프리미엄이 붙는 항해 선박과 같은 특정 작동 환경들에서 불리할 수 있다. 또한, 이러한 타입들의 장치들은 진동의 영향을 받기 쉽고, 이는 용접 품질에 매우 해로울 수 있고, 그에 따라 용접이 적용되는 동안, 용접 근방에 위치되는 추가적인 지지 구조들이 필요하게 된다. 또한, 이러한 타입들의 장치들은 붐들이 자체 중량 및 용접 헤드의 무게로 인해 구부러지고, 이는 정렬 문제를 발생시키기 때문에, 특정 길이의 파이프에만 사용될 수 있다.

상기 관점에서, 길쭉한 파이프 세그먼트들의 내부들을 용접하기 위한 SAW 장치를 제공하는 것이 바람직하고, 이러한 장치는 비교적 소형이고, 경량이며, 저렴하다. 용접 작동 동안, 상당한 진동에 영향을 받지 않는 SAW 장치를 제공하는 것이 더욱 바람직하다.

이 요약은, 이하의 상세한 설명에서 더 설명되는 단순화된 형태의 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 주제의 주요 특징들 또는 필수 기능들을 식별하기 위한 것이 아니고, 청구 대상의 범위를 결정하는 데 도움을 주도록 의도한 것이 아니다.

본 개시의 다양한 실시 예는 일반적으로 파이프 크롤링 용접 장치(welding device)에 관한 것이다. 파이프 크롤링 용접 장치의 일 실시 예는 파이프를 통해 길이 방향으로 장치를 제어 가능하게(controllably) 구동하는 추진 유닛(propulsion unit)을 갖는 크롤러 모듈(crawler module)을 포함할 수 있다. 상기 장치는, 상기 크롤러 모듈에 회전 가능하게 커플링되고(couple), 그 위에 장착되는 용접 헤드를 구비한 용접 모듈을 더 구비할 수 있고, 상기 용접 모듈은, 상기 용접 헤드의 각도 포지션(angular position)을 유지하기 위해, 상기 크롤러 모듈의 방향 및 회전 속도에 대해, 반대 방향 및 동일한 회전 속도로 자동적으로(automatically) 회전한다.

본 개시의 파이프 크롤링 용접 장치를 작동시키는 방법은, 축 방향으로 접경한 제 1 파이프 및 제 2 파이프 사이의 고리 모양의 조인트에 인접한 상기 장치의 용접 헤드를 포지셔닝하는 단계, 상기 제 1 파이프에 대한 회전 이동에 반하여, 상기 장치의 크롤러 모듈을 고정하는 단계, 상기 용접 헤드를 활성화시키는 단계, 공통 축을 중심으로 제 1 방향 및 제 1 속도로 상기 제 1 파이프 및 제 2 파이프를 회전시키는 단계, 및 상기 용접 헤드의 각도 포지션을 유지하기 위해, 상기 제 1 방향에 반하는 제 2 방향과, 상기 제 1 속도와 동일한 제 2 속도로, 상기 공통 축을 중심으로 상기 용접 헤드를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 개시된 장치의 특정 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 파이프 크롤링 용접 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치의 롤러 유닛의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치의 롤러 유닛의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치의 용접 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치의 용접 모듈 및 크롤러 모듈 사이의 회전 커플링의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치의 용접 모듈 및 크롤러 모듈 사이의 회전 커플링의 사시도이다.
도 7은 다양한 재료(material), 전원 및 데이터 통신 피드(data communication feed)들에 연결된 도 1의 파이프 크롤링 용접 모듈의 측면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 파이프 크롤링 용접 장치를 사용하는 예시적인 방법을 도시하는 순서도이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8의 순서도에서 설명된 몇 가지 단계들을 도시하는 일련의 개략도들이다.
도 10은 크롤러 모듈에 부착된 선택적인 클램핑 모듈을 갖는 도 1의 파이프 크롤링 용접 장치를 도시하는 단면도이다.

본 개시에 따른 장치 및 방법은, 장치 및 방법의 바람직한 실시 예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여, 이하에서 보다 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 개시된 장치 및 방법은, 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본원에서 설명된 실시 예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되는 것이며, 장치 및 방법의 범위는 당업자에게 완전히 전달될 수 있다. 도면들에서, 동일한 번호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 파이프 크롤링 용접 장치(10, 이하 "장치(10)")의 예시적인 실시 예가 도시된다. 편의상 및 명확성 향상을 위해, "전방", "후방", "탑", "바텀", "상부", "하부", "수직", "수평", "옆쪽", "길이 방향", "높이" 및 "폭"이라는 용어는 도 1에 도시된 장치(10) 및 그 다양한 구성 요소들의 상대적인 배치 및 배향을 설명하는데 사용될 수 있다. 특히, 도 1의 하부 좌측 코너에 가까운 장치(10)의 길이 방향 단부는, 장치의 "전방"이고, 도 1의 상부 우측 코너에 가까운 장치의 길이 방향 단부는, 장치의 "후방"이라고 지칭될 수 있다. 상기 용어에는 구체적으로 언급된 단어, 그 파생어 및 유사한 단어들이 포함될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 후술하는 바와 같이 그 전방 단부에서 용접 모듈(14)에 회전 가능하게 커플링되는 일반적으로 원통형의 크롤러 모듈(12)을 구비할 수 있다. 장치(10)는 용접될 파이프 섹션 내로 길이 방향으로 삽입하기에 적합한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 대부분의 내부 용접 어플리케이션들을 수용하기 위해 100-500mm 범위의 가장 큰 외부 직경을 가질 수 있으며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 용접 어플리케이션들에 적합하도록, 장치(10)는 더 크게(예를 들어, 최대 외부 직경이 1500mm 이상) 또는 더 작게 만들어 질 수 있다.

크롤러 모듈(12)은 크롤러 모듈(12)의 전방 및 후방 단부들에 각각 인접하게 위치된 롤러 유닛들(16a, 16b)를 구비할 수 있다. 롤러 유닛들(16a, 16b)은 후술하는 바와 같이 파이프를 통해 장치(10)를 길이 방향으로 이동시키는 동안, 파이프 섹션 내에서 동심으로(concentrically) 장치(10)의 중심을 맞출 수 있다(center). 롤러 유닛들(16a, 16b)은 각각 포지셔닝 휠들(18a, 18b, 18c, 19a, 19b, 19c) 휠 암들(20a, 20b, 20c, 21a, 21b, 21c) 및 구동 메커니즘들(22a, 22b, 22c, 23a, 23b, 23c)을 구비할 수 있다. 휠들(18c, 19c), 휠 암들(20c, 21c) 및 구동 메커니즘들(22c, 23c)은 보이지 않으나, 실질적으로 각각의 포지셔닝 휠들(18a, 18b, 19a, 19b), 휠 암들(20a, 20b, 21a, 21b) 및 구동 메커니즘들(22a, 22b, 23a, 23b)과 실질적으로 동일하다.

롤러 유닛(16a)의 상세도가 도 2에 도시되어 있다. 롤러 유닛(16b)은 롤러 유닛(16a)과 실질적으로 동일하므로, 롤러 유닛(16a) 및 그 구성 요소들에 대한 이하의 설명들은 롤러 유닛(16b)에도 동일하게 적용된다.

롤러 유닛(16a)의 휠 암들(20a-c)은 크롤러 모듈(12)의 원주 둘레에 고르게 이격될 수 있다(또는, 크롤러 모듈(12)이 원형 단면을 가지지 않는다면 크롤러 모듈(12)의 가상 원주에 대하여 고르게 이격됨). 휠 암들(20a-c)은 롤러 유닛(16a)의 정지 프레임 부분(25)에 피봇 가능하게 커플링될 수 있는 각각의 제 1 단부들(24a, 24b, 24c)를 구비할 수 있다. 포지셔닝 휠들(18a-c)은 휠 암들(20a-c)의 각각의 제 2 단부들(26a, 26b, 26c)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 휠 암들(20a-c)은 각각의 구동 메커니즘들(22a-c)에 커플링될 수 있고, 각각의 구동 메커니즘들은 프레임 부분(25)에 대한 그들의 각각의 부착 포인트들을 중심으로 휠 암들(20a-c)을 제어 가능하게 피봇시킬 수 있고, 따라서, 포지셔닝 휠들(18a-c)을 프레임 부분(25)에 대해 반경 방향 외측 또는 내측으로 선택적으로 이동시킨다. 따라서, 포지셔닝 휠들(18a-c)은 후술되는 바와 같이 반경 방향으로 제어 가능하게 이동하여, 파이프 섹션의 내부 표면과의 결합(engagement) 및 결합 해제할 수 있다. 구동 메커니즘들(22a-c)은 휠 암들(20a-c)을 제어 가능하게 피봇시키기 적합한 임의의 적절한 타입의 구동 메커니즘들일 수 있고, 전기 액츄에이터들, 공압 액츄에이터들 및 유압 액츄에이터들을 포함하되 이에 제한되지 않는다.

포지셔닝 휠들(18a-c, 19a-c), 휠 암들(20a-c, 21a-c) 및 구동 메커니즘들(22a-c, 23a-c)의 3개의 세트들을 구비하는 예시적인 롤러 유닛들(16a, 16b)가 도 1에 도시되어 있지만, 롤러 유닛(16a, 16b)은 본 개시를 벗어나지 않고, 휠 암들, 포지셔닝 휠들 및 구동 메커니즘들의 추가적인 세트들을 구비할 수 있다. 또한, 롤러 유닛들(16a, 16b) 중 하나 또는 모두는 선택적으로 각각의 휠 암들(20a-c, 21a-c) 모두를 동시에 구동시키는 단일 구동 메커니즘만을 구비할 수 있다. 또한, 2개의 롤러 유닛들(16a, 16b)이 크롤러 모듈(12)의 전방 및 후방 단부들에 인접하게 위치되는 크롤러 모듈(12)이 도 1에 도시되어 있지만, 크롤러 모듈(12)은 대안적으로 크롤러 모듈(12)을 따라 다양한 상이한 포지션들에 위치된 더 많거나 적은 수의 롤러 유닛들이 제공될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 크롤러 모듈(12)은 롤러 유닛들(16a, 16b)의 중간에 위치된 추진 유닛(30)을 구비할 수 있다. 추진 유닛(30)은 파이프 섹션을 통해 길이 방향으로 장치(10)를 제어 가능하게 구동하도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 추진 유닛(30)의 상세도를 참조하면, 추진 유닛(30)은 휠 암(34)에 장착될 수 있는 회전 가능하게 구동되는 구동 휠(32)을 구비할 수 있다. 휠 암(34)은 전술한 휠 암들(20a-20c)ㄱㅘ 유사한 방식으로 추진 유닛의 정지 프레임 부분(37)에 대해 휠 암(34)을 반경 방향으로 연장 및 수축시키기 위한 구동 메커니즘(36)에 커플링될 수 있다. 이로써, 구동 휠(32)은 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 이동되어 파이프 섹션의 내부와 접촉(contact) 및 접촉 해제될 수 있다. 구동 휠(32)에는 파이프 섹션의 내부를 견고하게 파지하기 위해 텍스처가 있는 고무 또는 금속으로 형성될 수 있는, 고마찰 트레드 표면(high-friction tread surface)이 제공될 수 있다. 구동 휠(32)에는 파이프 섹션 내에서 장치(10)의 길이 방향 포지션을 고정시키기 위해, 구동 휠(32)의 의도하지 않은 회전을 방지하기 위해 제어 가능하게 가동(actuate)될 수 있는 브레이크 패드 또는 브레이크 메커니즘(미도시)이 제공될 수 있다.

구동 유닛(30)의 구동 메커니즘(36) 및 구동 휠(32)은 전기 모터들, 압축 가스 등에 의해 구동될 수 있고, 필요한 전기 및/또는 가스는 크롤러 모듈(12)의 내부 또는 외부에 위치한 소스(예를 들어, 배터리들, 압축 가스 실린더들 등)로부터 공급될 수 있다.

크롤러 모듈(12)은 단일 구동 휠(32) 및 휠 암(34)을 갖는 단일 추진 유닛(30)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 크롤러 모듈(12)에는 추가적인 추진 유닛이 제공될 수 있고, 및/또는 추진 유닛(30)은 본 개시로부터 벗어남이 없이 추가의 구동 휠들 및/또는 휠 암들을 구비할 수 있다. 부가적으로, 구동 휠(32) 및/또는 휠 암(34)은 파이프의 내부와 제어 가능하게 결합하여 장치(10)를 강제로(forcibly) 길이 방향으로 이동시킬 수 있는 임의의 다른 타입의 구조 또는 메커니즘으로 대체되거나 보안될 수 있다. 이러한 구조들 및 메커니즘들은 회전식으로 구동되는 트랙들 및 벨트들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 추진 유닛(30)은 전체적으로 생략될 수 있고, 롤러 유닛(16a, 16b)의 포지셔닝 휠들(18a-c, 19a-c) 중 하나 이상은 파이프 섹션을 통해 장치(10)를 길이 방향으로 이동시키도록 회전 가능하게 구동될 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 장치(10)의 용접 모듈(14)은 용접 헤드(35), 조인트 검출 유닛(36), 크로스 슬라이드들(38a, 38b) 및 장착 부분(39)을 더 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 용접 모듈(14)의 장착 부분(39)은 고리 모양의 롤러 베어링 조인트(42, annular roller bearing joint)에 의해 크롤러 모듈(12)에 축 방향으로 커플링될 수 있는 장착 샤프트(40)를 포함할 수 있고, 이는 공통 길이 방향 축(common longitudinal axis)을 중심으로 크롤러 모듈(12)에 대해 용접 모듈(14)의 자유 회전을 허용한다. 장착 샤프트(40)는, 크롤러 모듈(12)의 전방 단부에서, 정지 고리 모양의 커프(44, static annular cuff) 및 장착 샤프트(40) 사이에 반경 방향으로 삽입된 환형 베어링(42)을 통해 연장될 수 있다. 장착 샤프트(40)는 환형 베어링(43)의 내부 직경 보다 단지 약간 작은 외부 직경을 가질 수 있고, 장착 샤프트940)는 고리 모양의 베어링(43)을 통해 반경 방향으로 밀접한 관계로 연장될 수 있다. 고리 모양의 베어링(43)은, 장착 샤프트(40)의 자유로운 축 회전을 가능하게 하는 동안, 장착 샤프트(40)의 반경 방향의 이동을 제한할 수 있고, 용접 모듈(14)의 진동을 완화(mitigate)시킬 수 있다. 고리 모양의 롤러 베어링 조인트(42) 및 고리 모양의 베어링(43)은 장착 샤프트(40)의 상술한 회전 및 지지를 용이하게 하는 임의의 타입의 적절한 기계적 구조일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다. 이러한 기계적 구조들은 롤러 베어링들, 볼 베어링들 및 부싱들 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

도 6을 참조하면, 장착 샤프트(40) 상에 장착되거나 형성된 링 기어(45)가 있을 수 있다. 전기 서보 모터와 같은 모터(46)는 크롤러 모듈(12)의 전방 단부의 정지 프레임 부분(48)에 장착될 수 있다. 모터(46)는 링 기어(45)에 커플링될 수 있고, 모터(46)는 링 기어(45), 장착 샤프트(40) 및 결과적으로 전체 용접 모듈(14)을 공통 길이 방향 축을 중심으로 크롤러 모듈(12)에 대해 제어 가능하게 회전시키도록 작동될 수 있다. 본 개시의 예시적인 실시 예에서, 모터(46)는 메커니즘 또는 제어부에 커플링될 수 있고, 메커니즘 또는 제어부는 크롤러 모듈(12)의 회전 속도 및 방향에 대해, 실질적으로 동일한 속도 및 반대 방향으로 용접 모듈(14)을 회전시키도록 모터(46)를 자동적으로 작동시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 모터(46)의 작동을 지시하는 메커니즘 또는 제어부는, 용접 모듈(14)의 각도 포지션을 감지하기 위한 자이로스코프(gyroscope)거나 자이로스코프를 포함할 수 있다. 따라서, 모터(46)는 후술하는 바와 같이, 크롤러 모듈(12)의 회전 속도 및 방향에 관계 없이, 용접 모듈(14)의 각도 포지션을 유지할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 용접 헤드(35)는 용접 모듈(14)의 전방 단부에 포지셔닝될 수 있다. 예를 들어, 용접 헤드(35)는 용접 모듈(14)의 전방에서 길이 방향으로 연장하는 암(47) 상에 제거 가능하게 장착될 수 있다. 일 실시 예에서, 용접 헤드(35)는 잠수 아크 용접(SAW) 헤드일 수 있고, 이는 소모성 전극 및 대량의 플럭스 재료를 당업자에게 익숙한 방식으로 용접 영역에 제어 가능하게 전달한다. 그러나, 다른 유형의 용접 헤드는 본 개시 내용을 벗어나지 않고, SAW 헤드를 대체할 수 있다. 이러한 대체 용접 헤드들은 금속 비활성 가스(MIG, metal inert gas) 용접, 텅스텐 비활성 가스(TIG, tungsten inert gas) 용접, 플럭스-코어 아크 용접(FCAW), 플라즈마 아크 용접(PAW) 등을 포함하고, 이에 제한되지 않는 다양한 용접 처리들을 수행할 수 있다. 용접 모듈(14)은 본원에서 단일 용접 헤드(35)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 용접 모듈(35)은 후술하는 길이 방향 용접 어플리케이션들 및/또는 원주 용접 어플리케이션들에 한정되지 않는 다양한 어플리케이션들에 적합하도록 다양한 구성으로 배열된 복수 개의 용접 헤드들을 포함할 수 있다.

용접 헤드(35) 및 암(37)은 크로스 슬라이드(38a, 38b)에 의해 용접 모듈(14)의 장착 부분(39)에 커플링될 수 있다. 본 개시의 일 양태에서, 크로스 슬라이드들(38a, 38b)는 오프셋 관계로 서로 커플링될 수 있는 실질적으로 동일한 선형 액츄에이터들일 수 있다. 크로스 슬라이드들(38a, 38b)는 전기 액츄에이터들, 고압 액츄에이터들 및 유압 액츄에이터들을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 사실상 모든 타입의 제어 가능하게 작동되는 액츄에이터들을 사용하여 구동될 수 있다. 크로스 슬라이드들(38a, 38b)는 횡 방향 각각의 이동 축들(예를 들어, 도 4에 도시된 x축 및 y축)을 따라 장착 부분(39)에 대한 용접 헤드(35)의 미세 이동을 달성하도록 작동될 수 있다. 용접 모듈(14)의 길이 방향 축에 대한 용접 헤드(35)의 횡 방향 및 수직 포지션들은, 후술하는 바와 같이 제어 가능하게 조절될 수 있다. 또한, 용접 모듈(14)의 다른 실시 예들은, 크로스 슬라이드들(38a, 38b)와 실질적으로 유사하지만, 도 4에 도시된 z축을 따라 용접 헤드(35)의 미세한 길이 방향 이동을 용이하게 하도록 방향 설정되는 크로스 슬라이드를 포함할 수 있다.

조인트 검출 유닛(36)은 용접 헤드(35) 상에 또는 용접 헤드(35)에 인접하여 장착될 수 있고, 길이 방향으로 인접한 파이프의 세그먼트들 사이의 내부 조인트 또는 심(seam)을 검출할 수 있다. 조인트 검출 유닛(36)은 임의의 적합한 기계, 전기 및/또는 광학 센서 또는 검출기를 사용하여 구현될 수 있다. 일 예시에서, 조인트 검출 유닛(36)은 후술하는 바와 같이, 원격 작동자 인터페이스(remote operator interface)에 기록된 이미지를 통신할 수 있는 비디오 카메라이거나, 이를 포함할 수 있다. 다른 예시들에서, 조인트 검출 유닛(36)은 조인트를 검출하는 광검출기 또는 레이저이거나, 이를 포함할 수 있다. 또한, 조인트 검출 유닛은 기계적 심 트랙킹 핑거이거나, 이를 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 장치(10)의 측면도를 참조하면, 복수 개의 릴들(50, 52, 54, 56, 57)은, 장치(10)의 일 단부에 인접한 고정 포지션들(예를 들어, 제조 설비의 바닥 또는 선박의 갑판 상)에 위치될 수 있다. 이러한 릴들(50-57)은 장치(10)가 파이프를 통해 이동함에 따라 소모되는 재료들, 제어 케이블들, 전원 케이블 등을 장치(10)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 제 1 릴(50)은 소모 전극(58, consumable electrode)을 장치(10)의 용접 헤드(35)에 제공할 수 있다. 제 2 릴(52)은, 플럭스가 플럭스 컨테이너(미도시)로부터 용접 헤드(35)로 전달될 수 있는 플럭스 공급 라인(60)을 제공할 수 있다. 제 3 릴(54)은 장치(10)의 다양한 구성 요소들에 전력을 전달하기 위한 전력 라인(62)을 장치(10)에 제공할 수 있다. 제 4 릴(56)은 제어부 및/또는 작동자 인터페이스(미도시)로부터 장치(10)의 다양한 구성 요소들의 제어를 용이하게 하는 제어 케이블(64)을 장치(10)에 제공할 수 있다. 제 5 릴(57)은, 추진 유닛(30), 크로스 슬라이드들(38a, 38b) 및/또는 장치(10)의 다른 강제 구동 구성 요소들에 압축 가스를 제공하기 위해, 장치(10) 상의 가압 가스 실린더(미도시)에 가스를 공급할 수 있는 가스 라인(66)을 제공할 수 있다. 장치(10)에 다양한 다른 케이블들, 라인들, 전도체들, 와이어들 및 호스들을 제공하기 위해 다양한 추가 릴들이 구현될 수 있다.

비록 릴들로 도시되었으나, 전술한 릴들(50, 52, 57)에 의해 제공된 하나 이상의 전극, 플럭스 및 압축 가스가 그 대신 장치(10) 상에 운반될 수 잇고, 릴(56)에 의해 제공되는 제어 케이블(64)에 의해 용이하게 되는 제어 특징들이 대신 장치의 온보드 구성 요소(onboard component)들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 전극 및/또는 플럭스의 온보드 공급을 수행할 수 있고, 이에 따라 릴들(50 및/또는 52)에 대한 필요성이 제거될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 장치(10)는 전술한 케이블들, 라인들, 전도체들, 와이어들 및/또는 호스들 중 하나 이상을 라우팅(routing)하기 위해, 크롤러 모듈(12)을 통해 길이 방향으로 연장하는 도관을 포함할 수 있다. 이러한 도관은, 케이블들, 라인들, 전도체들, 와이어들 및 호스들을 수용할 수 있으며, 장치(10)의 다른 구성 요소들과 엉킴 또는 간섭을 완화시킬 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도관은 베어링들로 크롤러 모듈(12)에 커플링되어, 크롤러 모듈(12)이 장치(10)의 작동 동안 회전하는 동안, 도관이 대체로 정지 상태를 유지하게 할 수 있어서, 케이블들, 라인들, 전도체들 및 호스들의 비틀림이 완화될 수 있다.

장치(10)는 또한 명령 및 제어 신호들을 무선으로 송신 및 수신하기 위한 무선 통신 모듈(wireless communication module)을 구비할 수 있으며, 케이블(64) 및 릴(56)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 예시적인 명령 및 제어 신호들은 장치(10)에 전원을 켜거나 끄기 위한 온오프 신호들, 파이프를 통해 장치(10)를 앞뒤로 움직이기 위해 구동 휠(32)을 작동시키기 위한 조그 신호들, 용접 헤드(35)의 작동 및 포지션을 조작하기 위한 다양한 용접 제어 신호들을 포함할 수 있다. 또한, 장치(10)에는 압축 가스의 온보드 공급이 제공되어, 릴(57)에 대한 필요성이 제거될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 개시에 따른 장치(10)를 작동시키기 위한 일반적인 예시적인 방법을 도시하는 순서도가 도시된다. 이 방법은, 도 1 내지 도 7에 도시된 장치(10)의 도면과 함께 설명될 것이고, 도 9a 내지 도 9d)에 도시된 일련의 작동 단계들과 함께 설명될 것이다. 달리 명시되지 않는 한, 설명된 방법은 하나 이상의 장치 작동자들의 지시에 따라 수동으로 수행되거나, 및/또는 다양한 소프트웨어 명령의 실행과 같이 적절하게 구성된 제어부의 방향으로 자동으로 수행될 수 있다.

제 1 단계(100)에서, 장치(10)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 6시 방향(즉, 수직 하방)으로 용접 모듈(14)의 용접 헤드(35)를 파킹 스테이션(70)에 포지셔닝시킬 수 있다. 파킹 스테이션(70)은 함께 용접되는 제 1 및 제 2 파이프 섹션들(72, 74)의 직경들과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 파이프 섹션일 수 있다. 제 1 및 제 2 파이프 섹션들(72, 74)은 파이프 롤러들(76a, 76b, 76c, 76d) 상에 축 방향으로 접경하고, 서로 그리고 파킹 스테이션(70)과 동심으로 정렬하여 배치될 수 있다.

단계(110)에서, 롤러 유닛들(16a, 16b)의 구동 메커니즘들(22a-c, 23a-c)은, 전술한 바와 같이, 휠 암들(20a-c, 21a-c)이 반경 방향으로 연장하도록 작동될 수 있고, 이에 따라 포지셔닝 휠들(18a-c, 19a-c)은 파킹 스테이션(70)의 내부에 결합되도록 이동되고, 파킹 스테이션(70) 내에 동심으로 장치(10)의 중심이 맞춰진다. 상기 방법의 단계(120)에서, 추진 유닛(30)의 구동 메커니즘(36)은 전술한 바와 같이 휠 암(34)이 반경 방향으로 연장하도록 작동될 수 있고, 이에 따라, 구동 휠(32)은 파킹 스테이션(70)의 내부에 결합되도록 이동된다.

단계(130)에서, 추진 유닛(30)의 구동 휠(32)은 도 9b에 도시된 바와 같이, 파킹 스테이션(70)을 통해 제 1 파이프(72)로 전진하도록 장치(10)를 추진하도록 회전 가능하게 구동될 수 있다. 장치(10)의 롤러 유닛들(16a, 16b)는 장치(10)가 그 내부에 동심 정렬을 유지하면서, 파킹 스테이션(70) 및 제 1 파이프(72) 사이를 통해 부드럽게 움직이는 것을 허용할 수 있다. 예시적인 방법의 다른 실시 예에서, 파킹 스테이션(70)은 생략될 수 있고, 장치(10)는 크레인 또는 리프트와 같이 제 1 파이프(10)에 직접 배치될 수 있다. 이러한 경우에는, 장치(10)가 제 1 파이프에 위치된 후에 전술한 단계들(110, 120)가 수행될 것이다.

단계(140)에서, 용접 모듈(14)의 용접 헤드(35)가 도 9c에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 파이프들(72, 74) 사이의 조인트(77)와 길이 방향으로 정렬되거나 길이 방향으로 거의 정렬되도록 이동될 때까지, 추진 유닛(30)은 제 1 파이프(72)를 통해 장치(10)를 계속해서 구동할 수 있다. 조인트(77)에 대한 용접 헤드(35)의 포지션은 전술한 바와 같이 조인트 검출 유닛(36)을 사용하여 수동 또는 자동으로 결정될 수 있다. 예시적인 방법의 대안적인 실시 예에서, 용접 헤드(35)가 이미 제 1 파이프(72)의 전방 엣지에서 원하는 용접 위치로 이동된 후, 제 2 파이프(74)는 파이프 롤러들(76a, 76b) 상에 제 1 파이프(72)와 축 방향 접경(axial abutment) 및 동심 정렬(concentric alignment)로 배치될 수 있어서, 조인트 검출 유닛(36)의 필요성을 회피할 수 있다.

용접 헤드(35)의 원하는 용접 포지션이 추진 유닛(30)에 의한 장치(10)의 길이 방향 이동을 통해 달성되지 않았거나 달성될 수 없었던 경우, 크로스 슬라이드들(38a, 38b)는 예시적인 방법의 단계(150)에서, 바람직한 용접 포지션이 달성될 때까지, 용접 헤드(35)의 미세한 측 방향 및/또는 수직 이동을 달성하도록 작동된다. 예를 들어, 크로스 슬라이드(38b)는, 필요한 경우에, 용접 헤드(35)를 조인트(77)에 거의 수직한 위치로 하강시키도록 작동될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 크로스 슬라이드(38a)는 필요한 경우, 용접 헤드(35)의 측 방향 포지션을 조정하도록 작동될 수 있다.

단계(160)에서, 용접 헤드(35)가 여전히 6시 방향이고, 제 1 파이프(72)의 내부에 대해 포지셔닝 휠들(18a-c, 19a-c)의 힘을 증가시키기 위해, 롤러 유닛들(16a, 16b)의 구동 메커니즘들(22a-c, 23a-c)은 구동 암들(20a-c, 21a-c)을 반경 방향으로 외측으로 구동하도록 작동될 수 있고, 그에 따라, 제 1 파이프(72)의 내부 및 포지셔닝 휠들(18a-c, 19a-c) 사이의 마찰 결합은 증가하고, 제 1 파이프(72)에 대한 크롤러 모듈(12)의 길이 방향 또는 회전 이동은 견고하게 고정된다. 구동 휠(32)은 파이프(72)에서 크롤러 모듈(12)의 포지션을 고정하기 위해 유사한 방식으로 추가적으로 또는 대안적으로 제 1 파이프(72)의 내부에 대해 가압될 수 있다. 또한, (구동 휠(32)이 브레이크 메커니즘을 구비하는 경우) 구동 휠(32)의 브레이크 메커니즘은 구동 휠(32)의 회전을 방지하여, 제 1 파이프(72) 내에서 크롤러 모듈(12)의 길이 방향 포지션을 고정하는데 사용될 수 있다.

단계(170)에서, 용접 헤드(35)는 전극 및 조인트(77) 사이에 전기 아크를 형성하고, 전기 아크를 커버하기 위해 조인트(77) 상에 원하는 양의 플럭스를 증착하도록 활성화될 수 있다. 이로써, 용접 헤드(35)는 용접 금속을 조인트(77)에 증착하기 시작할 수 있다.

예시적인 방법의 단계(180)에서, 파이프 롤러들(76a-d)은 제 1 및 제 2 파이프들(72, 74)를 도 9d에 도시된 바와 같이 동일한 방향 및 실질적으로 동일한 속도로 회전시키도록 활성화될 수 있다. 상기 단계(160)에서 설명한 바와 같이, 크롤러 모듈(12)의 포지션이 제 1 파이프(72)에 대해 견고하게 고정되면, 크롤러 모듈(12)은 파이프 롤러들(76c, 76d)에 의해 제 1 파이프(72)가 회전함에 따라, 제 1 파이프(72)와 함께 회전할 수 있다. 동시에, 용접 모듈(14, 도 6에 도시됨)의 장착 샤프트(40)의 링 기어(45)에 커플링된 모터(46)는 (상기한 바와 같이) 크롤러 모듈(12)에 대해 실질적으로 동일한 속도로 그러나 반대 방향으로 자동적으로 용접 모듈(14)을 회전시키도록 활성화될 수 있고, 따라서 용접 헤드(35)를 조인트(77) 위에 6시 방향으로 유지시킨다. 따라서, 제 1 및 제 2 파이프(72, 74)가 회전함에 따라, 고리모양의 조인트(77)는 회전하여 제 1 및 제 2 파이프들(72, 74)를 축 방향으로 연장하는 조인트(77)에 용접 금속을 증착하는 정지, 활성 용접 헤드(35) 아래를 통과하고, 회전한다.

일단 용접 헤드(35)가 제 1 및 제 2 파이프들(72, 74) 사이의 용접을 완료하면(예컨대, 용접의 완료는 조인트 검출 유닛(36)을 사용하여 자동 또는 수동으로 결정될 수 있음), 예시적인 방법의 단계(190)에서, 용접 헤드(35) 및 파이프 롤러들(76a-d)은 비활성화될 수 있다. 상기 방법의 단계(200)에서, 크롤러 모듈(12)은 제 1 파이프(72)로부터 잠금 해제될 수 있고, 장치(10)는 전술한 단계(110) 내지 단계(140)에서 수행되는 단계들을 반대로 함으로써, 파킹 스테이션(70) 내로 다시 구동될 수 있다.

본 방법은 한 쌍의 대향 파이프 섹션들 사이의 원주 용접의 제조와 관련하여 설명되었지만, 장치(10)는 또한 파이프 내에 길이 방향 용접 심을 생성하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 용접 헤드(35)는 장치(10)가 상기 단계들(110-140)에서 설명된 바와 같이 파이프를 통해 길이 방향으로 구동되는 동안 활성화될 수 있고, 용접 헤드(35)의 정확한 포지션은 상기 단계(150)에서 설명된 바와 같이 조정되어, 용접 헤드(35)를 조인트 위의 6시 방향 포지션에 유지할 수 있다. 장치(10)는 배타적으로 길이 방향 용접을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 용접 모듈(14)은 그 사이의 상대적인 축 회전을 허용하지 않는 방식으로, 크롤러 모듈(12)에 정지 상태로(즉, 회전 불가능하게) 커플링될 수 있다. 이러한 실시 예는 상술된 장치(10)의 실시 예에 비해 가볍고, 간단하고, 제조 비용이 저렴할 수 있어서(즉, 더 적은 및/또는 덜 복잡한 부품들을 필요로 함), 원주 용접 심들이 불필요한 어플리케이션들에 보다 적합하다.

도 10을 참조하면, 장치(10)의 대안적인 실시 예의 단면도가 도시되어 있는데, 선택적인 파이프 클램핑 모듈(80)이 크롤러 모듈(14)에 부착됨이 확인된다. 파이프 클램핑 모듈(80)은 도 10에 도시된 파이프 섹션들(82, 84)와 같은 파이프 섹션들을 제공하도록 구현될 수 있고, 파이프 섹션들(82, 84)의 길이 방향 연접(86, juncture)에 인접한 반경 방향 지지를 갖는다.

파이프 클램핑 모듈(80)은 대체로 원통형인 근위 지지 케이지(88, proximal support cage)를 포함할 수 있고, 근위 지지 케이지(88)는 크롤러 모듈(14)의 정지 프레임 부분(48)에 기계적 패스너들 또는 용접들과 같이 제거 가능하게 또는 영구적으로 부착될 수 있다. 대안적으로, 파이프 클램핑 모듈(80)은 크롤러 모듈(14)의 정지 프레임 부분(48)과 일체형일 수 있다. 근위 지지 케이지(88)는 정지 프레임 부분(48)으로부터, 용접 모듈(14)의 대다수의 걸쳐, 용접 헤드(35)의 길이 방향으로 짧은(longitudinally short) 최전방 단부까지 연장될 수 있다.

파이프 클램핑 모듈(80)은 대체로 원통형인 원위 지지 케이지(90, distal support cage)를 포함할 수 있고, 원위 지지 케이지(90)는 근위 지지 케이지(88)와 동축일 수 있고, 용접 헤드(35)의 길이 방향 반대 측(longitudinally-opposite side)에 배치될 수 있다. 원위 지지 케이지(90)는 브릿지 부재(92)에 의해 근위 지지 케이지(88)에 연결될 수 있다. 브릿지 부재(92)는 길이 방향으로 확장될 수 있고, 용접 헤드(35)에 측 방향으로 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 브릿지 부재(92)는 용접 헤드(35)에 부착될 수 있다. 브릿지 부재(92)는 각각의 고리 모양의 롤러 베어링 조인트(94, 96)에 의해 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)에 부착될 수 있고, 이는 후술되는 바와 같이 공통 길이 방향 축을 중심으로 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)에 대해 브릿지 부재(92)의 자유로운 회전을 가능하게 한다.

파이프 클램핑 모듈(80)은 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)와 일체형일 수 있는 클램핑 메커니즘들(98)을 더 구비할 수 있다. 클램핑 메커니즘들(98)은 원주 방향으로 이격된 다수의 패드들, 트랙들 또는 피트 등을 포함할 수 있고, 이들은 파이프 섹션들(82, 84)의 내부 표면들을 선택적으로 결합 및 결합 해제하기 위해, 전동 가동과 같은 것을 통해, 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)에 대해 반경 방향으로 연장 및 수축될 수 있다. 예를 들어, 클램핑 메커니즘들(98)은, 수축 포지션(retracted position, 도 10에 도시됨) 및 전개 포지션(deployed position) 사이에서 이동될 수 있고, 수축 포지션에서, 클램핑 메커니즘들(98)은 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90) 근처 또는 내측에 반경 방향으로 포지셔닝되고, 전개 포지션에서, 클램핑 메커니즘들(98)은 연접(86)에 인접한 포지션들에서 파이프 섹션들(82, 84)를 반경 방향으로 견고하게 결합시키고 반경 방향으로 지지하기 위해 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)로부터 반경 방향으로 연장된다. 일부 실시 예들에서, 파이프 클램핑 모듈(80)은, 파이프 섹션들의 길이 방향 단부들과 결합하기 위해, 추가적으로 또는 대안적으로 길이 방향으로 연장 및 수축될 수 있는 클램핑 메커니즘들을 포함할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 연접(86) 위에 포지셔닝된 상태에서, 장치(10)가 파이프 섹션들(82, 84)을 함께 용접하기 위한 포지션으로 이동될 때, 클램핑 메커니즘들(98)은 파이프 섹션들(82, 84)와 맞물리거나 내부에서 클램핑하도록 전개 포지션으로 이동될 수 있다. (전술한 바와 같이) 파이프 섹션들(82, 84)이 용접 작동 동안 그들의 축들을 중심으로 회전될 때, 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)는 클램핑 메커니즘들(98) 및 파이프 섹션들(82, 84) 사이의 마찰 결합에 의해 파이프 섹션들(82, 84)과 함께 회전할 수 있다. 그러나, 브릿지 부재(82)는 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)에 대해 그 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있으므로, 브릿지 부재(92)는 파이프 섹션들(82, 84), 근위 지지 케이지(88) 및 원위 지지 케이지(90)가 회전할 때 실질적으로 정지 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 브릿지 부재(92)가 용접 헤드(35)와 간섭하지 않는 용접 작업 동안, 파이프 클램핑 모듈(80)은 파이프 섹션들(82, 84)에 연접(86)의 길이 방향측 상에 반경 방향 지지를 제공할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 단수로 인용되는 단어로 기재된 구성 요소 또는 단계는 명백하게 배타적으로 인용되지 않는 한 복수의 구성 요소 또는 단계를 제외하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원의 "일 실시 예"에 대한 언급은 열거된 특징을 포함하는 추가 실시 예의 존재를 배제하는 것으로 해석되지 않는다.

본원의 특정 실시 예가 본원에 설명되었지만, 본 개시는 당해 기술 분야가 허용하는 범위 내에서 광범위하며, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 상기 설명은 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 특정 실시 예의 예시로서 해석되어야 한다. 당업자는 여기에 첨부된 청구범위의 범위 및 사상 내에서 다른 수정들을 구상할 것이다.

Claims (20)

1. 외부의 원격 작동자의 제어에 의해 파이프에서의 용접 위치에서 및 상기 파이프의 일 단부에서 용접 작업을 수행하기 위한 잠수 아크 용접 장치에 있어서,
   상기 파이프의 상기 일 단부로부터 상기 파이프를 통해 길이 방향으로 상기 장치를 제어 가능하게 구동하도록 구성된 추진 유닛을 구비하는 크롤러 모듈; 및
   상기 크롤러 모듈에 회전 가능하게 커플링되고, 그 위에 장착되는 용접 헤드를 구비하고, 상기 용접 위치에 용접 플럭스 재료 및 소모성 전극을 전달하도록 구성된 용접 모듈 - 상기 용접 모듈은, 상기 용접 헤드의 각도 포지션을 유지하기 위해, 상기 크롤러 모듈의 방향 및 회전 속도에 대해, 반대 방향 및 동일한 회전 속도로 자동적으로 회전하고, 상기 용접 헤드는 상기 용접 위치로 수직 하방으로 상기 용접 플럭스 재료 및 소모성 전극을 전달하도록 배향됨 -;
   을 포함하고,
   상기 용접 모듈은, 상기 용접 헤드에 인접하게 장착되고 상기 용접 위치를 검출하며 이의 이미지를 상기 원격 작동자로 통신하도록 구성된 검출 유닛을 포함하는 잠수 아크 용접 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 크롤러 모듈은, 정지 프레임에 대해 반경 방향으로 연장 가능하고 수축 가능한 복수 개의 포지셔닝 휠들을 구비하는 롤러 유닛을 더 포함하고, 상기 포지셔닝 휠들은 파이프의 내부에 맞물리도록 되고, 상기 포지셔닝 휠들은 상기 유닛이 상기 파이프를 통해 길이 방향으로 이동하게 하는 동안, 상기 파이프 내에서 동심으로 상기 장치의 중심을 맞추도록 되고,
   각각의 포지셔닝 휠은 상기 정지 프레임에 피봇 가능하게 연결된 각각의 휠 암에 회전 가능하게 장착되고, 각각의 휠 암은 상기 정지 프레임에 대해 상기 휠 암을 반경 방향으로 연장하고 수축하도록 된 구동 메커니즘에 커플링되는 잠수 아크 용접 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수 개의 포지셔닝 휠들은 원주 방향으로 이격된 3개의 휠들의 길이 방향으로 이격된 2개의 세트들을 각각 포함하는 잠수 아크 용접 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 추진 유닛은, 정지 프레임에 대해 반경 방향으로 연장 가능하고 수축 가능한, 회전 가능하게 구동되는 구동 휠을 포함하는 잠수 아크 용접 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 구동 휠은, 상기 정지 프레임에 피봇 가능하게 연결되는 휠 암에 회전 가능하게 장착되고, 상기 휠 암은, 상기 정지 프레임에 대해 상기 구동 휠 암을 반경 방향으로 연장하고 수축하는 구동 메커니즘에 커플링되는 잠수 아크 용접 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 크롤러 모듈은 상기 용접 모듈 상의 링 기어에 커플링되는 모터를 더 포함하고, 상기 모터는 제어부에 작동 가능하게 커플링되고, 상기 제어부는, 상기 크롤러 모듈에 대해, 반대 방향 및 동일한 속도로, 상기 용접 모듈을 회전시키도록 상기 모터를 자동적으로 작동시키는 잠수 아크 용접 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치의 최대 직경은 500mm 이하인 잠수 아크 용접 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 용접 모듈은 상기 용접 헤드에 커플링되는 크로스 슬라이드를 더 포함하고, 상기 크로스 슬라이드는 상기 파이프를 통해 상기 장치의 이동 방향에 수직한 방향 또는 상기 장치의 이동 방향에 평행한 방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 용접 헤드의 제어 가능한 이동을 용이하게 하도록 구성된 잠수 아크 용접 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 크롤러 모듈에 연결되고 상기 파이프의 제 2 단부를 조인트에서 제 2 파이프의 단부에 클램핑하기 위한 클램핑 모듈을 더 포함하고, 상기 클램핑 모듈은 상기 용접 헤드의 전방에 길이 방향으로 위치된 복수 개의 제 1 클램핑 메커니즘들 및 상기 용접 헤드의 후방에 위치된 복수 개의 제 2 클램핑 메커니즘들을 포함하고, 상기 복수 개의 제 1 클램핑 메커니즘들 및 상기 복수 개의 제 2 클램핑 메커니즘들은 용접 작업 중에 상기 조인트의 반대편 측들 상에 위치되도록 된 잠수 아크 용접 장치.
   
10. 파이프들의 외부에 위치되고 용접 위치로부터 원격으로 있는 작동자의 제어에 의해 상기 파이프들의 내부의 용접 위치에서 잠수 아크 용접 파이프들을 위한 방법에 있어서, 상기 용접 위치는 제 1 파이프 및 제 2 파이프의 접경하는 단부들 사이의 고리 모양의 조인트고, 상기 방법은 파이프 크롤링 용접 장치를 이용하고, 상기 방법은
    상기 용접 장치로부터 상기 고리 모양의 조인트를 검출하고 이의 이미지를 상기 작동자로 통신하는 단계;
    상기 고리 모양의 조인트에 인접한 상기 장치의 용접 헤드를 포지셔닝하는 단계;
    상기 제 1 파이프에 대한 회전 이동에 반하여, 상기 장치의 크롤러 모듈을 고정하는 단계;
    상기 용접 헤드를 활성화시키는 단계;
    용접 플럭스 재료 및 소모성 전극을 상기 조인트로 전달하는 단계;
    공통 축을 중심으로 제 1 방향 및 제 1 속도로 상기 제 1 파이프 및 제 2 파이프를 회전시키는 단계; 및
    상기 용접 헤드의 각도 포지션을 유지하기 위해, 상기 제 1 방향에 반대되는 제 2 방향과, 상기 제 1 속도와 동일한 제 2 속도로, 상기 공통 축을 중심으로 상기 용접 헤드를 회전시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 용접 헤드는 상기 용접 위치로 수직 하방으로 상기 플럭스 재료 및 소모성 전극을 전달하도록 배향되는 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 파이프를 통한 상기 장치의 길이 방향의 이동을 하게 하면서, 상기 제 1 파이프 내에서 동심으로 상기 장치의 중심을 맞추기 위해, 상기 크롤러 모듈로부터 상기 제 1 파이프의 내부와 맞물리도록 휠들을 반경 방향으로 연장시키는 단계; 및
    상기 제 1 파이프에 대한 회전 이동에 반하여 상기 크롤러 모듈을 고정시키기 위해, 상기 제 1 파이프의 내부 및 상기 휠들 사이의 힘을 선택적으로 증가시키는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 파이프를 통해 길이 방향으로 상기 장치를 추진시키기 위해, 상기 크롤러 모듈로부터 상기 제 1 파이프의 내부와 맞물리도록 구동 휠을 반경 방향으로 연장시키고 상기 구동 휠을 회전 가능하게 구동시키는 단계; 및
    상기 구동 휠의 회전을 방지하고, 상기 제 1 파이프에 대한 상기 장치의 길이 방향 이동을 완화시키기 위해, 상기 구동 휠의 브레이크를 선택적으로 가동시키는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
    
13. 제 10 항에 있어서,
    제 3 파이프를 포함하는 파킹 스테이션에 상기 장치를 포지셔닝하는 단계;
    상기 제 1 파이프가 상기 파킹 스테이션과 축 방향으로 접합되고, 동심으로 정렬되도록, 상기 제 1 파이프를 이동시키는 단계;
    상기 제 2 파이프가 상기 제 1 파이프와 축 방향으로 접합되고, 동심으로 정렬되도록, 상기 제 2 파이프를 이동시키는 단계;
    상기 파킹 스테이션으로부터 상기 제 1 파이프로 길이 방향으로 상기 장치를 이동시키는 단계; 및
    상기 용접 헤드가 상기 조인트에 인접하게 포지셔닝 될 때까지, 상기 장치를 상기 제 1 파이프를 통해 길이 방향으로 이동시키는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
    
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 용접 헤드에 인접하게 장착된 광학 조인트 검출 유닛으로 상기 조인트에 대한 상기 용접 헤드의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
    
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 파이프 및 상기 제 2 파이프를 함께 맞물리게 하고 클램핑하기 위해, 상기 고리 모양의 조인트의 반대되는 길이 방향의 측들 상에서 상기 장치로부터 클램핑 메커니즘들을 반경 방향으로 연장시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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