KR102403993B1

KR102403993B1 - 자동 용접 방법

Info

Publication number: KR102403993B1
Application number: KR1020220013613A
Authority: KR
Inventors: 강성기; 백찬현
Original assignee: 삼성엔지니어링 주식회사; 현대로보틱스 주식회사
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: US20230241701A1; US11701729B1; SA122431416B1

Abstract

자동 용접 방법이 개시된다. 개시된 자동 용접 방법은 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 파이프를 운반하여 용접장의 핏업 위치에 안착시키는 단계(S110), 상기 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 중공형 연결부재를 상기 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반하는 단계(S120), 갭 센서 로봇이 상기 용접장의 핏업 위치에 대한 상기 중공형 연결부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 자재 이송 로봇이 상기 중공형 연결부재를 위치 이동시켜 상기 파이프와 상기 중공형 연결부재를 용접 그루브들끼리 정렬시키는 단계(S130), GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 루트 용접을 수행하는 단계(S140), 및 GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 2D 스풀을 제조하는 단계(S150)를 포함한다.

Description

자동 용접 방법{Automatic welding method}

자동 용접 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 파이프와 연결부재를 자동으로 용접할 수 있는 자동 용접 방법이 개시된다.

화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등은 복잡한 파이프설비를 포함한다.

화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등에 파이프설비를 설치하기 위해서, 먼저, 파이프설비를 구성하게 될 복수개의 파이프스풀을 파이프스풀 제작장에서 미리 제작한다. 그리고, 제작된 복수개의 파이프스풀을 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등의 현장으로 이동시키고, 현장에서 복수개의 파이프스풀을 서로 연결한다.

이와 같이 서로 연결된 복수개의 파이프스풀을, 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등을 이루는 철골 또는 토목 구조물에, 서포트 등을 활용하여 설치하고, 서로 연결된 복수개의 파이프스풀을, 예컨대 칼럼(Column), 베셀(Vessel), 탱크(Tank) 또는 열교환기(Heat Exchanger) 등의 제관(製管, stationary)류나, 컴프레서(Compressor) 또는, 펌프(Pump) 등의 회전기류에 최종 연결하는 것으로, 전체 파이프 설비가 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등에 시공된다.

한편, 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등의 파이프설비를 이루는 파이프스풀은 각각 다른 형태와 크기를 갖는다. 이러한 이유로, 파이프스풀은 대표적인 다품종 소량 생산품이며, 제조자동화가 어려웠다. 이에 따라, 종래에는 단순한 형상의 파이프스풀을 제작하는 일부 제작 공정에서만 자동화 기기를 적용할 수 있을 뿐이었으며, 복잡한 형태의 파이프스풀은 각각의 작업장에서, 파이프 등의 부재의 절단, 부재의 가공, 부재의 이동, 및 파이프와 피팅부재 등의 용접 등을 여전히 수작업으로 행하여 제작되었다.

또한, 종래에는 파이프스풀 제작에 필수적인 도면 관리, 부재 관리, 그리고 검사 업무까지, 여전히 다수의 업무가 서지(書誌) 기반으로 처리되고 있어서, 각각의 제작 공정마다 이를 담당할 인력이 필요하였다.

또한, 파이프와 파이프를 연결하거나 파이프와 피팅류와 같은 중공형 연결부재를 결합하기 위하여 용접이 이루어져야 하는데, 기존에는 용접 작업이 수동으로 이루어지거나 반자동으로 이루어져서 용접 작업에 많은 시간과 인력이 소요될뿐만 아니라 용접 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 구현예는 파이프와 연결부재를 자동으로 용접할 수 있는 자동 용접 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면은,

자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 파이프를 운반하여 용접장의 핏업 위치에 안착시키는 단계(S110);

상기 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 중공형 연결부재를 상기 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반하는 단계(S120);

갭 센서 로봇이 상기 용접장의 핏업 위치에 대한 상기 중공형 연결부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 자재 이송 로봇이 상기 중공형 연결부재를 위치 이동시켜 상기 파이프와 상기 중공형 연결부재를 용접 그루브들끼리 정렬시키는 단계(S130);

GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 루트 용접을 수행하는 단계(S140); 및

GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 2D 스풀을 제조하는 단계(S150)를 포함하는 자동 용접 방법을 제공한다.

상기 단계(S130) 내지 상기 단계(S150)는 상기 파이프가 상기 용접장의 핏업 위치에 고정되고, 상기 중공형 연결부재가 상기 자재 이송 유닛에 파지된 상태에서 수행될 수 있다.

상기 GT 용접 로봇은 GT 용접 로봇 A 및 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S140)는 상기 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-1) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-2)를 포함할 수 있다.

상기 GT 용접 로봇은 제1 센서 및 제1 용접기를 포함하고, 상기 제1 센서는 루트 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제1 용접기는 상기 제1 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 루트 용접을 연속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 단계(S150)는 상기 루트 용접된 상기 파이프와 상기 중공형 연결부재가 상기 용접장에 설치된 복수개의 롤러에 의해 동시에 회전하는 상태에서 수행되고, 상기 GM 용접 로봇은 아래보기 용접에 의해 필링앤캡 용접을 수행할 수 있다.

상기 용접 그루브는, 상기 파이프의 외벽 및 상기 중공형 연결부재의 외벽에 각각 형성된 것으로, 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-1 곡면, 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-2 곡면, 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께는 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점의 두께는 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-3 곡면 및 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 두께가 일정하도록 구성된 제1-4 곡면을 포함하고, 상기 파이프 및 상기 중공형 연결부재는 각각 내벽과 외벽 사이에 형성된 수직면을 포함하고, 상기 파이프의 내벽 및 상기 중공형 연결부재의 내벽에 각각 형성된 것으로, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 구성된 제2-1 곡면 및 측단부와 상대적으로 가까운 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 형성된 제2-2 곡면을 포함할 수 있다.

상기 제1-1 곡면은 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성될 수 있다.

상기 제1-2 곡면은 상기 제2 지점으로부터 상기 제3 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성될 수 있다.

상기 제1-3 곡면은 상기 제3 지점으로부터 상기 제4 지점으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경에 따라 감소하도록 구성될 수 있다.

상기 제1-4 곡면의 길이는 2~3mm일 수 있다.

상기 파이프의 측단부 및 상기 중공형 연결부재의 측단부에 각각 형성된 수직면의 두께는 1~2mm일 수 있다.

상기 제2-2 곡면은 상기 제5 지점으로부터 상기 제6 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 지점은 상기 제6 지점보다 측단부로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 제5 지점보다 측단부로부터 상대적으로 더 가까운 곳에 위치할 수 있다.

상기 제2 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%이고, 상기 제2 지점에서 상기 중공형 연결부재의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 중공형 연결부재의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은,

자재 이송 로봇이 상기 자동 용접 방법에 따라 제조된 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 2D 스풀을 운반하여 용접장의 핏업 위치에 안착시키는 단계(S210);

상기 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 중공형 부재를 상기 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반하는 단계(S220);

제어부가 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요한지 여부를 판단하는 단계(S230);

상기 제어부가 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요하다고 판단한 경우 앵글 센서 로봇이 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 사이의 비틀림 각도를 측정하고, 상기 측정된 비틀림 각도만큼 상기 자재 이송 유닛이 상기 중공형 부재를 회전시키는 단계(S240);

갭 센서 로봇이 상기 용접장의 핏업 위치에 대한 상기 중공형 부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 자재 이송 로봇이 상기 중공형 부재를 위치 이동시켜 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재를 용접 그루브들끼리 정렬시키는 단계(S250);

GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 루트 용접을 수행하는 단계(S260); 및

GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 3D 스풀을 제조하는 단계(S270)를 포함하는 자동 용접 방법을 제공한다.

상기 GT 용접 로봇은 GT 용접 로봇 A 및 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S260)는 상기 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-1) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-2)를 포함할 수 있다.

상기 GM 용접 로봇은 GM 용접 로봇 A 및 GM 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S270)는 상기 GM 용접 로봇 A가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 아래에서 위로 용접하는 단계(S270-1), 그라인딩 로봇이 상기 단계(S270-1)의 용접 시작부를 그라인딩하는 단계(S270-2) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S270-3)를 포함할 수 있다.

상기 GM 용접 로봇은 제2 센서 및 제2 용접기를 포함하고, 상기 제2 센서는 필링앤캡 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제2 용접기는 상기 제2 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 필링앤캡 용접을 연속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 자동 용접 방법은 용접 시간을 단축하고, 소요 인력을 절감하며, 용접 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 구현예들에 따른 자동 용접 방법을 적용하는 용접 그루브로서, 파이프의 측단부에 형성된 진원 형태의 용접 그루브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 진원 형태의 용접 그루브가 형성된 파이프의 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 진원 형태의 용접 그루브가 형성된 중공형 연결부재의 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 파이프에 형성된 진원 형태의 용접 그루브와 중공형 연결부재에 형성된 진원 형태의 용접 그루브를 서로 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법을 수행하기 위한 자동 용접 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 구현예에 따른 자동 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법 및 중공형 부재를 상세히 설명한다.

본 명세서에서, "용접 그루브(welding groove)"란 효율적으로 용접하기 위하여 용접되는 모재들(즉, 파이프, 중공형 연결부재 및 중공형 부재) 사이에 형성된　가공부를 의미한다. 구체적으로, "용접 그루브"는 각각의 모재의 일단부 또는 양단부의 내벽, 측단부 및 외벽에 형성되는 모든 절삭면을 통칭하는 개념이다.

또한 본 명세서에서, "용접장(welding station)"이란 용접 설비가 설치된 장소를 의미한다.

또한 본 명세서에서, "중공형 부재(hollow member)"란 부재의 일단부에서 타단부까지 연장된 관통홀을 갖는 부재를 의미한다. 구체적로, 상기 중공형 부재는 파이프, 2D 스풀 및 중공형 연결부재를 통칭하는 용어이다.

또한 본 명세서에서, "중공형 부재의 측단부"란 중공형 부재의 단부들 중 관통홀의 입구 또는 출구쪽 단부를 의미한다.

또한 본 명세서에서, "센서 로봇(vision sensor)"이란 중공형 부재의 측단부를 2차원 또는 3차원으로 스캐닝하는 기능, 스캐닝된 중공형 부재의 이미지를 실측 이미지(measured image)로 저장하는 기능, 환상형 고리(annular ring) 형태의 가상 이미지(virtual image)를 형성하는 기능, 상기 실측 이미지에 상기 가상 이미지를 중첩시켜 상기 가상 이미지의 두께 부분이 상기 실측 이미지의 두께 부분에 완전히 포함되고 아울러 상기 실측 이미지의 평균두께에 대한 상기 가상 이미지의 두께의 비율이 기준치를 만족하는지 여부를 파악하는 기능, 상기 가상 이미지의 두께 부분이 상기 실측 이미지의 두께 부분에 완전히 포함되고 아울러 상기 실측 이미지의 평균두께에 대한 상기 가상 이미지의 두께의 비율이 기준치를 만족하는 경우 상기 중공형 부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단하는 기능, 상기 가상 이미지의 두께 부분이 상기 실측 이미지의 두께 부분에 완전히 포함되지 않거나 또는 상기 실측 이미지의 평균두께에 대한 상기 가상 이미지의 두께의 비율이 기준치를 만족하지 않는 경우 상기 중공형 부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 없다고 판단하는 기능, 자동 면취기에 면취 개시 신호를 전달하는 기능, 및 자동 면취기의 면취날과 중공형 부재의 면취되는 부분 간의 간격을 연속적으로 측정하여 그 측정치를 자동 면취기에 연속적으로 전달하는 기능을 갖는 장치를 의미한다. 또한, 상기 가상 이미지는 미리 결정된 환상형 고리 크기(즉, 내벽과 외벽 사이의 거리)를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 명세서에서, "자동 면취기(automatic beveling machine)"란 센서 로봇과 연동하여 중공형 부재의 측단부를 포함하는 일정 부분을 면취하여 용접 그루브를 형성하는 장치를 의미한다.

또한 본 명세서에서, "파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 부재의 지점(point of hollow article)"이란 파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 부재의 중심축과 직교하는 임의의 수직선 위에 존재하는 임의의 점(point)을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "중공형 부재의 중심축"이란 관통홀이 연장된 방향과 나란한 방향으로 연장된 선으로서 관통홀의 중심을 지나는 선을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 부재의 임의의 2개의 지점 사이의 거리"란 각각의 지점을 지나는 각각의 부재의 중심축과 직교하는 수직선들 간의 간격을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "2D 스풀(two dimensional spool)"이란 1개의 미용접(non-welded) 중공형 부재에 다른 1개의 미용접 중공형 부재를 용접하여 제조한 부재를 의미한다. 2D 스풀 제조시에는 용접 대상인 중공형 부재들 각각의 원주상의 결합위치가 특정될 필요가 없다.

또한 본 명세서에서, "3D 스풀(three dimensional spool)"이란 2D 스풀에 1개 이상의 용접 중공형 부재(이는 2D 스풀을 포함함) 및/또는 1개 이상의 미용접 중공형 부재를 용접하여 제조한 부재를 의미한다. 3D 스풀 제조시에는 용접되는 부재들 각각의 원주상의 결합위치가 특정될 수도 있고, 특정되지 않을 수도 있다.

또한 본 명세서에서, "2D 스풀과 중공형 부재 사이의 비틀림 각도"란 중공형 부재의 원주상의 결합 위치가 2D 스풀의 원주상의 결합 위치와 일치하지 않고 어긋난 경우, 그 어긋난 각도를 의미한다. 즉, 2D 스풀의 원주상의 결합 위치 및 이에 용접되는 중공형 부재의 원주상의 결합 위치는 당해 2D 스풀과 중공형 부재의 기하학적 구조(즉, 중공형 부재가 플랜지인 경우 홀 위치 또는 중공형 부재가 L자형 부재인 경우 구부러진 부분의 방향 등)에 따라 미리 결정되어 있는데, 2D 스풀의 원주상의 결합 위치를 기준으로 하여 중공형 부재의 원주상의 결합 위치가 일치할 경우에는 상기 비틀림 각도는 "0"이 되고, 불일치할 경우에는 상기 비틀림 각도가 "0"이 아니며, 불일치하는 정도가 클수록 상기 비틀림 각도의 크기가 증가한다.

또한 본 명세서에서, "자재 이송 유닛이 중공형 부재를 비틀림 각도만큼 회전시킨다"는 것은 자재 이송 유닛이 중공형 부재를 2D 스풀과 중공형 부재 사이의 비틀림 각도가 "0"이 될 때까지 회전시키는 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "핏업 위치(fit-up position)"란 두 부재를 용접 그루브들끼리(구체적으로, 루트면들끼리) 서로 정렬시키는 위치를 의미한다.

또한 본 명세서에서, "정렬(fit-up 또는 alignment)"이란 두 부재의 중심축이 서로 일치하도록 두 부재를 서로 밀착시키는 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "루트 용접(root welding)"이란 가접(tack welding) 없이 용접 그루브를 대상으로 실시되는 1차 용접을 의미한다.

또한 본 명세서에서, "필링앤캡 용접(filling and cap welding)"이란 루트 용접 후 용접 그루브를 대상으로 실시되는 마무리 용접을 의미한다.

도 1은 본 발명의 구현예들에 따른 자동 용접 방법을 적용하는 용접 그루브(WG)로서, 파이프(PP)의 측단부에 형성된 진원(true circle) 형태의 용접 그루브(WG)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 구현예들에 따른 자동 용접 방법을 적용하기 위한 용접 그루브(WG)는 파이프(PP)의 외벽에 형성된 제1-1 곡면(AOF), 제1-2 곡면(WF1), 제1-3 곡면(WF2) 및 제1-4 곡면(WF3)을 이 순서대로 포함할 수 있다.

제1-1 곡면(AOF)은 파이프(PP)의 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점(P1)은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1-1 곡면(AOF)은 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 것일 수 있다. 이러한 제1-1 곡면(AOF)은 파이프(PP) 및 이에 용접되는 연결부재(CM)의 외부 단차를 최소화시켜, 두 부재 사이에 형성되는 용접 비드를 균질하게 매끄럽게 연결시킬 수 있다. 여기서, "두께"란 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 거리를 의미한다.

제1-2 곡면(WF1)은 파이프(PP)의 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1-2 곡면(WF1)은 제2 지점(P2)으로부터 제3 지점(P3)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 것일 수 있다. 또한, 제1-2 곡면(WF1)의 기울기(θ)는 후술하는 수직면(RF)을 수직으로 연장한 수직선을 기준으로 20°일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

제1-3 곡면(WF2)은 파이프(PP)의 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)의 두께는 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)의 두께는 상대적으로 얇도록 경사지게 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1-3 곡면(WF2)은 제3 지점(P3)으로부터 제4 지점(P4)으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경(R)에 따라 감소하도록 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률반경(R)은 5mm일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 용접 그루브(WG)가 제1-3 곡면(WF2)을 포함함으로써, 용접 그루브(WG)의 가공이 용이해질 수 있을 뿐만 아니라 용접 품질도 향상될 수 있다.

제1-4 곡면(WF3)은 파이프(PP)의 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)부터 측단부까지 두께가 일정하도록 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1-4 곡면(WF3)의 길이(d)는 2~3mm일 수 있다. 제1-4 곡면(WF3)의 길이(d)가 2~3mm이면, 자동 루트 용접시 후술하는 수직면(RF)이 적당히 용융되어 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 제1-4 곡면(WF3)의 길이가 2mm 미만이면, 자동 루트 용접시 수직면(RF)이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 수직면(RF) 및 이에 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다. 또한 제1-4 곡면(WF3)의 길이가 3mm를 초과하면, 자동 필링앤캡 용접시 제1-4 곡면(WF3) 중 일부분(즉, 자동 루트 용접시 용접이 되지 않은 부분)이 과도하게 용융되어 제1-4 곡면(WF3)에 천공이 형성될 수 있다.

또한, 용접 그루브(WG)는 수직면(RF)을 포함할 수 있다.

수직면(RF)은 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이에 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 파이프(PP)의 측단부에 형성된 수직면(RF)의 두께(t1)는 1~2mm일 수 있다. 수직면(RF)의 두께(t1)가 1~2mm이면, 자동 루트 용접시 수직면(RF)이 적당히 용융되어 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 수직면(RF)의 두께(t1)가 1mm 미만이면, 자동 루트 용접시 수직면(RF)이 과도하게 용융되어 수직면(RF)과 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이에 갭(용락)이 형성될 수 있다. 또한 수직면(RF)의 두께(t1)가 2mm를 초과하면, 자동 루트 용접시 수직면(RF)이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 수직면(RF) 및 이에 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다.

또한, 용접 그루브(WG)는 파이프(PP)의 내벽에 형성된 제2-1 곡면(AIF1) 및 제2-2 곡면(AIF1)을 더 포함할 수 있다.

제2-1 곡면(AIF1)은 파이프(PP)의 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점(P5)까지 두께가 일정하도록 구성된 것일 수 있다.

제2-2 곡면(AIF2)은 파이프(PP)의 측단부와 상대적으로 가까운 제5 지점(P5)은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점(P6)은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제2-2 곡면(AIF2)은 제5 지점(P5)으로부터 제6 지점(P6)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 구성된 것일 수 있다.

제1 지점(P1)은 제6 지점(P6)보다 측단부로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치하고, 제2 지점(P2)은 제5 지점(P5)보다 측단부로부터 상대적으로 더 가까운 곳에 위치할 수 있다. 이 경우, 제2 지점(P2)에서 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 두께(t2)는 제1 지점(P1)에서 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%일 수 있다. 상기 두께(t2)가 상기 범위일 경우, 우수한 용접 접합 강도를 확보할 수 있다.

상술한 용접 그루브(WG)와 동일한 용접 그루브가 상술한 방법과 동일한 방법으로 중공형 연결부재(도 4의 CM)에도 형성될 수 있다.

중공형 부재(CM)는 엘보우(Elbow), 리듀서(Reducer) 또는 티(Tee) 등의 피팅부재나, 플랜지부재를 포함할 수 있다.

상술한 용접 그루브(WG)는 진원 형태의 특별한 구조를 갖기 때문에 자동 용접이 가능한 이점을 갖는다. 본 발명자들은 용접시간 단축과 용접인력 감축을 통한 용접비용 절감과 용접품질 향상을 위해, 각고의 노력 끝에 중공형 부재를 자동으로 용접할 수 있는 용접 그루브 형성 방법 및 그 방법에 따라 제조된 진원 형태의 특별한 구조의 용접 그루브를 갖는 중공형 부재를 개발하였다. 또한, 본 발명자들은 기존의 용접 그루브들(https://en.wikipedia.org/wiki/Welding_joint에 개시된 용접 조인트들을 포함함)은 자동 용접이 불가능함을 확인하였다.

도 2는 진원 형태의 용접 그루브(WG)가 형성된 파이프(PP)의 부분을 개략적으로 도시한 도면이다. 이러한 진원 형태의 용접 그루브(WG)는 파이프(PP)의 일단부에만 형성될 수도 있고, 파이프(PP)의 일단부 및 타단부에 하나씩 총 2개가 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 파이프(PP)의 측단부 및 그 인접 부분에, 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭하여 형성한 용접 그루브(WG)가 파이프(PP)의 둘레를 따라 진원 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

도 3은 진원 형태의 용접 그루브(WG)가 형성된 중공형 연결부재(CM)의 부분을 개략적으로 도시한 도면이다. 이러한 진원 형태의 용접 그루브(WG)는 중공형 연결부재(CM)의 일단부에만 형성될 수도 있고, 중공형 연결부재(CM)의 일단부 및 타단부에 하나씩 총 2개가 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 중공형 연결부재(CM)의 측단부 및 그 인접 부분에, 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭하여 형성한 용접 그루브(WG)가 중공형 연결부재(CM)의 둘레를 따라 진원 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

도 4는 파이프(PP)에 형성된 진원 형태의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)에 형성된 진원 형태의 용접 그루브(WG)를 서로 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 파이프(PP)의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브(WG)를 루트면들(RF)끼리 서로 정렬시켜 두 부재의 용접면들(WF1, WF2, WF3)에 자동 루트 용접(GTW) 및 자동 필링앤캡 용접(GMW)을 순차적으로 수행할 수 있다.

자동 루트 용접(GTW)은 상대적으로 소량 용접이고, 자동 필링앤캡 용접(GMW)은 상대적으로 다량 용접일 수 있다.

자동 루트 용접(GTW) 및 자동 필링앤캡 용접(GMW)은 자재 이송 로봇, 갭 센서 로봇, 앵글 센서 로봇, 자동 루트 용접 로봇(GT 용접 로봇) 및/또는 자동 필링앤캡 용접 로봇(GM 용접 로봇)의 개개의 작용 및 상호작용으로 인하여 수동 조작의 개입 없이도 자동으로 수행될 수 있다. 이에 대하여는 도 5 내지 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6 내지 도 10은 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법을 수행하기 위한 자동 용접 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 갭 센서 로봇이 측정한 이미지로서, 파이프(PP)의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브(WG)가 루트면들(RF)끼리 정렬된 상태를 보여주는 이미지이다.

도 5 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법은 하기 단계들을 거쳐 수행될 수 있다.

먼저 도 5 내지 도 8을 참조하면, 자재 이송 로봇(MTRB)이 진원 형태의 용접 그루브(WG)가 형성되어 있는 파이프(PP)(즉, 배관 자재)를 운반하여 용접장(즉, 2D 스풀 용접장)의 핏업 위치(fit-up position)에 안착시킨다(단계(S110)). 구체적으로, 파이프(PP)는 상기 용접장에 설치된 롤러들(RL)에 의해 홀딩되어 위치 고정될 수 있다.

이후, 제어부(미도시)가 용접 대상 자재를 결정하여 제작 대상 스풀을 확정한다. 예를 들어, 상기 제어부는 파이프(PP)에 용접할 자재로서 피팅 자재 또는 플랜지 자재를 선택할 수 있다.

이후, 상기 제어부의 지시에 따라 자재 이송 로봇(MTRB)이 진원 형태의 용접 그루브(WG)가 형성되어 있는 중공형 연결부재(CM)(즉, 피팅 자재 또는 플랜지 자재)를 상기 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반한다(단계(S120)).

이후, 갭 센서 로봇(미도시)이 상기 용접장의 핏업 위치에 고정된 파이프(PP)에 대한 중공형 연결부재(CM)의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 자재 이송 로봇(MTRB)이 중공형 연결부재(CM)를 위치 이동시켜 파이프(PP)와 중공형 연결부재(CM)를 용접 그루브들(WG)끼리 정렬시킨다(단계(S130)). 상기 단계(S130)는 파이프(PP)의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브(WG) 간의 정렬 상태가 합격 수준에 도달할 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. 결과적으로, 파이프(PP)의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브(WG)는 완전 자동으로 갭 없이(No-Gap) 정렬될 수 있다.

상기 단계(S130) 이후, 자재 이송 로봇(MTRB)은 중공형 연결부재(CM)를 파지한 상태에서 위치 고정되고, 상기 갭 센서 로봇은 대기 위치로 복귀할 수 있다.

이어서 도 5 및 도 9를 참조하면, GT 용접 로봇(GTWRB)이 상기 정렬된 용접 그루브들(WG)를 대상으로 루트 용접을 수행한다(단계(S140)). 이에 따라, 파이프(PP)의 용접 그루브(WG)와 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브(WG)는 완전 자동으로 가접 없이(No-Tack) 1차로 용접될 수 있다.

구체적으로, GT 용접 로봇(GTWRB)은 GT 용접 로봇 A 및 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S140)는 상기 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-1) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-2)를 포함할 수 있다. 상기 GT 용접 로봇 A 및 상기 GT 용접 로봇 B는 각각에 할당된 루트 용접을 완료한 후 대기 위치로 복귀할 수 있다. 또한, 상기 GT 용접 로봇 A 및 상기 GT 용접 로봇 B는 서로 동일한 구성을 갖는 것일 수 있다.

보다 구체적으로, GT 용접 로봇(GTWRB)은 제1 센서(미도시) 및 제1 용접기(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 제1 센서는 루트 용접심(root welding seam)의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 용접기는 상기 제1 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 루트 용접을 연속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

이어서 도 5 및 도 10을 참조하면, GM 용접 로봇(GMWRB)이 상기 정렬된 용접 그루브들(WG)을 대상으로 필링앤캡 용접을 수행하여 2D 스풀을 제조한다(단계(S150)).

상기 단계(S150)는 상기 루트 용접된 파이프(PP)와 중공형 연결부재(CM)가 상기 용접장에 설치된 복수개의 롤러(RL)에 의해 동시에 회전하는 상태에서 수행될 수 있다. 이에 따라, GM 용접 로봇(GMWRB)은 아래보기 용접에 의해 필링앤캡 용접을 수행할 수 있다.

상기 단계(S130) 및 상기 단계(S140)는 파이프(PP)가 상기 용접장의 핏업 위치에 고정되고, 중공형 연결부재(CM)가 자재 이송 유닛(MTRB)에 파지된 상태에서 수행될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 구현예에 따른 자동 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 구현예에 따른 자동 용접 방법은 하기 단계들을 거쳐 수행될 수 있다.

먼저 도 11을 참조하면, 자재 이송 로봇이 본 발명의 제1 구현예에 따른 자동 용접 방법에 따라 제조된 진원 형태의 용접 그루브(WG)가 형성되어 있는 2D 스풀을 운반하여 용접장(즉, 3D 스풀 용접장)의 핏업 위치(fit-up position)에 안착시킨다(단계(S210)). 구체적으로, 2D 스풀은 상기 용접장에 설치된 롤러들(미도시)에 의해 홀딩되어 위치 고정될 수 있다.

이후, 제어부(미도시)가 용접 대상 자재를 결정하여 제작 대상 스풀을 확정한다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 2D 스풀에 용접할 자재로서 2D 스풀, 피팅 자재 또는 플랜지 자재를 선택할 수 있다.

이후, 상기 제어부의 지시에 따라 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 중공형 부재(2D 스풀, 피팅 자재 또는 플랜지 자재)를 상기 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반한다(단계(S220)).

이후, 상기 제어부가 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요한지 여부를 판단한다(단계(S230)).

이후, 상기 제어부가 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요하다고 판단한 경우에는, 앵글 센서 로봇이 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 사이의 비틀림 각도를 측정하고, 상기 측정된 비틀림 각도만큼 상기 자재 이송 유닛이 상기 중공형 부재를 회전시킨다(단계(S240)). 여기서, 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 사이의 비틀림 각도는 예비정렬된 두 부재의 기하학적 구조를 최종 3D 스풀의 기하학적 구조(이는 2D 스풀의 앵글 또는 플랜지 홀의 정렬 여부 등으로서 미리 결정되어 있음)와 비교한 후, 그 차이를 측정함으로써 결정될 수 있다.

상기 단계(S240) 이후, 상기 자재 이송 로봇은 상기 중공형 부재를 파지한 상태에서 위치 고정되고, 상기 앵글 센서 로봇은 대기 위치로 복귀할 수 있다.

한편, 상기 제어부가 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 불필요하다고 판단한 경우에는 상기 단계(S240)가 생략될 수 있다. 이는 최종 3D 스풀의 기하학적 구조가 중요하지 않은 경우에 해당한다.

이후, 갭 센서 로봇이 상기 용접장의 핏업 위치에 고정된 상기 2D 스풀에 대한 상기 중공형 부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 자재 이송 로봇이 상기 중공형 부재를 위치 이동시켜 상기 2D 스풀과 상기 중공형 부재를 용접 그루브들끼리 정렬시킨다(단계(S250)). 상기 단계(S250)는 상기 2D 스풀의 용접 그루브와 상기 중공형 부재의 용접 그루브 간의 정렬 상태가 합격 수준에 도달할 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. 결과적으로, 상기 2D 스풀의 용접 그루브와 상기 중공형 부재의 용접 그루브는 완전 자동으로 갭 없이(No-Gap) 정렬될 수 있다.

상기 단계(S250) 이후, 상기 자재 이송 로봇은 상기 중공형 부재를 파지한 상태에서 위치 고정되고, 상기 갭 센서 로봇은 대기 위치로 복귀할 수 있다.

이어서 도 12를 참조하면, GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들을 대상으로 루트 용접을 수행한다(단계(S260)). 따라서, 상기 2D 스풀의 용접 그루브와 상기 중공형 부재의 용접 그루브는 완전 자동으로 가접 없이(No-Tack) 1차로 용접될 수 있다.

구체적으로, 상기 GT 용접 로봇은 GT 용접 로봇 A 및 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S260)는 상기 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-1) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-2)를 포함할 수 있다. 상기 GT 용접 로봇 A 및 상기 GT 용접 로봇 B는 서로 동일한 구성을 갖는 것일 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 GT 용접 로봇은 제1 센서(미도시) 및 제1 용접기(미도시)를 포함할 수 있다.

이후, 상기 제어부가 3D 스풀 용접 조건 및 용접 패스(welding path)를 확인한다.

이후, GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 3D 스풀을 제조한다(단계(S270)). 이 경우, GM 용접 로봇은 위치 고정된 상태에서 아래보기 용접을 실시하는 것이 아니라, 상하로 이동하면서 용접을 실시할 수 있는데, 그 이유는 GM 용접 로봇이 아래보기 용접을 실시할 경우에는 2D 스풀이 회전해야 하는데, 이는 공간상의 제약이나 제어상의 제약 등으로 인해 실현되기 어렵기 때문이다.

상기 GM 용접 로봇은 GM 용접 로봇 A 및 GM 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S270)는 상기 GM 용접 로봇 A가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 아래에서 위로 용접하는 단계(S270-1), 그라인딩 로봇(미도시)이 상기 단계(S270-1)의 용접 시작부를 그라인딩하는 단계(S270-2) 및 상기 GT 용접 로봇 B가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S270-3)를 포함할 수 있다. 상기 단계(S270-1)를 거친 후에는 서로 밀착된 용접 그루브들의 외측 하부에 돌출부가 형성되게 되고, 상기 단계(S270-2)는 상기 돌출부를 제거하기 위한 것이다.

상기 GM 용접 로봇은 제2 센서(미도시) 및 제2 용접기(미도시)를 포함하고, 상기 제2 센서는 필링앤캡 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제2 용접기는 상기 제2 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 필링앤캡 용접을 연속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 GM 용접 로봇 A 및 상기 GM 용접 로봇 B는 서로 동일한 구성을 갖는 것일 수 있다.

상기 단계(S230) 내지 상기 단계(S270)는 상기 2D 스풀이 상기 용접장의 핏업 위치에 고정되고, 상기 중공형 부재가 상기 자재 이송 유닛에 파지된 상태에서 수행될 수 있다.

본 발명은 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

PP: 파이프 CM: 중공형 연결부재
P1~P6: 지점 AIF1, AIF2: 추가 내부면
RF: 루트면 WF1, WF2, WF3: 용접면
GTW: 루트 용접 GMW: 필링앤캡 용접
AOF: 추가 외부면 WG: 용접 그루브
MTRB: 자재 이송 로봇 RWRB: 루트 용접 로봇
MHP: 자재 파지부 MSP: 자재 지지부
RL: 롤러 GTWRB: GT 용접 로봇
GMWRB: GM 용접 로봇

Claims

제1 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 파이프를 운반하여 2D 스풀 용접장의 핏업 위치에 안착시키는 단계(S110);
상기 제1 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 제1 중공형 연결부재를 상기 2D 스풀 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반하는 단계(S120);
제1 갭 센서 로봇이 상기 2D 스풀 용접장의 핏업 위치에 대한 상기 제1 중공형 연결부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 제1 자재 이송 로봇이 상기 제1 중공형 연결부재를 위치 이동시켜 상기 파이프와 상기 제1 중공형 연결부재를 용접 그루브들끼리 정렬시키는 단계(S130);
제1 GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 루트 용접을 수행하는 단계(S140);
제1 GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 2D 스풀을 제조하는 단계(S150);
제2 자재 이송 로봇이 상기 단계(S150)에서 제조된 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 상기 2D 스풀을 운반하여 3D 스풀 용접장의 핏업 위치에 안착시키는 단계(S210);
상기 제2 자재 이송 로봇이 진원 형태의 용접 그루브가 형성되어 있는 제2 중공형 부재를 상기 3D 스풀 용접장의 핏업 위치 부근까지 운반하는 단계(S220);
제어부가 상기 2D 스풀과 상기 제2 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요한지 여부를 판단하는 단계(S230);
상기 제어부가 상기 2D 스풀과 상기 제2 중공형 부재 간의 앵글 센싱 검사가 필요하다고 판단한 경우 앵글 센서 로봇이 상기 2D 스풀과 상기 제2 중공형 부재 사이의 비틀림 각도를 측정하고, 상기 측정된 비틀림 각도만큼 상기 제2 자재 이송 유닛이 상기 제2 중공형 부재를 회전시키는 단계(S240);
제2 갭 센서 로봇이 상기 3D 스풀 용접장의 핏업 위치에 대한 상기 제2 중공형 부재의 정렬 상태를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 제2 자재 이송 로봇이 상기 제2 중공형 부재를 위치 이동시켜 상기 2D 스풀과 상기 제2 중공형 부재를 용접 그루브들끼리 정렬시키는 단계(S250);
제2 GT 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 루트 용접을 수행하는 단계(S260); 및
제2 GM 용접 로봇이 상기 정렬된 용접 그루브들에 필링앤캡 용접을 수행하여 3D 스풀을 제조하는 단계(S270)를 포함하고,
상기 제2 GM 용접 로봇은 제2 GM 용접 로봇 A 및 제2 GM 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S270)는 상기 제2 GM 용접 로봇 A가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 아래에서 위로 용접하는 단계(S270-1), 그라인딩 로봇이 상기 단계(S270-1)의 용접 시작부를 그라인딩하는 단계(S270-2) 및 상기 제2 GM 용접 로봇 B가 전체 필링앤캡 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S270-3)를 포함하는 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계(S130) 내지 상기 단계(S150)는 상기 파이프가 상기 2D 스풀 용접장의 핏업 위치에 고정되고, 상기 제1 중공형 연결부재가 상기 제1 자재 이송 유닛에 파지된 상태에서 수행되는 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 GT 용접 로봇은 제1 GT 용접 로봇 A 및 제1 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S140)는 상기 제1 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-1) 및 상기 제1 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S140-2)를 포함하는 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 GT 용접 로봇은 제1-1 센서 및 제1-1 용접기를 포함하고, 상기 제1-1 센서는 루트 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제1-1 용접기는 상기 제1-1 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 루트 용접을 연속적으로 수행하도록 구성된 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계(S150)는 상기 루트 용접된 상기 파이프와 상기 제1 중공형 연결부재가 상기 2D 스풀 용접장에 설치된 복수개의 롤러에 의해 동시에 회전하는 상태에서 수행되고, 상기 제1 GM 용접 로봇은 아래보기 용접에 의해 필링앤캡 용접을 수행하는 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 용접 그루브는,
상기 파이프의 외벽 및 상기 제1 중공형 연결부재의 외벽에 각각 형성된 것으로, 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-1 곡면, 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-2 곡면, 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께는 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점의 두께는 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 제1-3 곡면 및 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 두께가 일정하도록 구성된 제1-4 곡면을 포함하고,
상기 파이프 및 상기 제1 중공형 연결부재는 각각 내벽과 외벽 사이에 형성된 수직면을 포함하고,
상기 파이프의 내벽 및 상기 제1 중공형 연결부재의 내벽에 각각 형성된 것으로, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 구성된 제2-1 곡면 및 측단부와 상대적으로 가까운 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 형성된 제2-2 곡면을 포함하는 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1-1 곡면은 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1-2 곡면은 상기 제2 지점으로부터 상기 제3 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1-3 곡면은 상기 제3 지점으로부터 상기 제4 지점으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경에 따라 감소하도록 구성된 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1-4 곡면의 길이는 2~3mm인 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 파이프의 측단부 및 상기 제1 중공형 연결부재의 측단부에 각각 형성된 수직면의 두께는 1~2mm인 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2-2 곡면은 상기 제5 지점으로부터 상기 제6 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 구성된 자동 용접 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 지점은 상기 제6 지점보다 측단부로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 제5 지점보다 측단부로부터 상대적으로 더 가까운 곳에 위치하는 자동 용접 방법.
제13항에 있어서,
상기 제2 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%이고, 상기 제2 지점에서 상기 제1 중공형 연결부재의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 제1 중공형 연결부재의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%인 자동 용접 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 GT 용접 로봇은 제2 GT 용접 로봇 A 및 제2 GT 용접 로봇 B를 포함하고, 상기 단계(S260)는 상기 제2 GT 용접 로봇 A가 전체 루트 용접 영역 중 좌측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-1) 및 상기 제2 GT 용접 로봇 B가 전체 루트 용접 영역 중 우측 반원 부분을 용접하는 단계(S260-2)를 포함하는 자동 용접 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 GT 용접 로봇은 제1-2 센서 및 제1-2 용접기를 포함하고, 상기 제1-2 센서는 루트 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제1-2 용접기는 상기 제1-2 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 루트 용접을 연속적으로 수행하도록 구성된 자동 용접 방법.
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제1항에 있어서,
상기 제2 GM 용접 로봇은 제2 센서 및 제2 용접기를 포함하고, 상기 제2 센서는 필링앤캡 용접심의 위치를 연속적으로 측정하도록 구성되고, 상기 제2 용접기는 상기 제2 센서의 측정결과를 기초로 미리 결정된 시퀀스에 따라 필링앤캡 용접을 연속적으로 수행하도록 구성된 자동 용접 방법.