KR102490574B1 - 퍼지 가스 제어 시스템 및 퍼지 가스 제어 방법 - Google Patents

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(주)케이씨이앤씨
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템은, 파이프에 가스가 공급되는 인입부; 상기 파이프에서 가스가 배출되는 말단부; 상기 인입부와 상기 말단부 사이에서 용접되는 용접부; 및 상기 인입부 및 상기 말단부에 각각 설치되는 인디케이터부를 포함하고, 상기 용접부는 상기 인디케이터부 들로부터 전달받은 상기 파이프 내부 가스 상태 정보를 바탕으로 용접 시간을 판단한다.

Description

퍼지 가스 제어 시스템 및 퍼지 가스 제어 방법{PURGE GAS CONTROL SYSTEM AND PURGE GAS CONTROL METHOD}
본 발명은 퍼지 가스 제어 시스템 및 퍼지 가스 제어 방법에 관한 것이다.
파이프의 용접시 파이프 내부의 산화를 방지하기 위하여, 아르곤(Ar)이나 질소(N2)의 퍼지 가스를 공급함으로써, 파이프 내부의 산소를 파이프 밖으로 밀어내고, 파이프의 말단부에 산소 농도를 측정하는 기기를 설치하여, 산소 농도가 일정 수준으로 떨어지면 그 이후에 용접을 진행할 수 있다.
이때, 파이프 내부에 공급되는 아르곤이나 질소 등의 가스를 퍼지 가스라고 하며, 파이프 내부의 산소를 파이프 밖으로 밀어내는 작업을 퍼징 작업이라고 한다. 퍼징 작업은 용접 파이프의 내부 용접 부위의 산화를 방지하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
다만 종래에는 파이프 내부에 아르곤이나 질소의 퍼지 가스를 공급할 때, 파이프의 직경과 길이에 따라 퍼지 가스가 완충되었을 때의 시간이 제각각이며, 완충 유무를 확인할 수 없어 손실되는 퍼지 가스량이 클 수 있다. 퍼지 가스의 완충 유무 확인이 어려워 정확한 용접 시간을 확인하기 힘들며, 용접을 위한 대기 시간이 길어지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 파이프 용접시 용접 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 퍼지 가스 제어 시스템 및 퍼지 가스 제어 방법을 제공하는 것이다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템은, 파이프에 가스가 공급되는 인입부; 상기 파이프에서 가스가 배출되는 말단부; 상기 인입부와 상기 말단부 사이에서 용접되는 용접부; 및 상기 인입부 및 상기 말단부에 각각 설치되는 인디케이터부를 포함하고, 상기 용접부는 상기 인디케이터부 들로부터 전달받은 상기 파이프 내부 가스 상태 정보를 바탕으로 용접 시간을 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템에서, 상기 용접부는, 상기 인디케이터부를 통해 상기 파이프 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도를 제어하여 상기 용접 시간을 조절하는 용접 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템에서, 상기 용접부의 용접 완료시, 상기 파이프 내부의 가스 누출 여부를 확인하는 가스 누출 확인부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템에서, 상기 용접부는 네트워킹 되는 단말부를 포함하고, 상기 단말부는 온오프 확인부를 포함하며, 상기 온오프 확인부는, 용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도가 기 설정된 조건을 만족하지 않을 경우 오프 상태를 유지하고, 용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도가 기 설정된 조건을 만족할 경우 온 상태로 자동으로 변환되며 알람이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법은, 미리 계산된 유량 적산 정보에 따라 파이프 내부에 퍼지 가스를 공급하는 단계; 산소 농도 센서를 통해 용접부의 산화 피막을 방지할 수 있는 농도를 유지할 수 있도록 실시간으로 퍼지 가스를 조절하는 단계; 압력 센서 및 유량 센서에서 받은 신호에 따라 용접사가 단말부를 통해 레귤레이터와 유량 밸브를 제어함으로써 퍼지 가스를 조절하는 단계; 상기 압력 센서, 상기 유량 센서, 상기 산소 농도 센서에서 받은 수신호를 네트워킹부를 통해 실시간으로 체크하여 용접 진행 여부 판단 후 용접을 진행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법에서, 사물인터넷망과 메인 저장매체를 통해 용접부의 용접 포인트 별 압력량, 유량, 산소 농도를 데이터화하여 추적 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템 및 방법은, 용접 대기시간을 확인하고, 용접 시작 시간을 판별할 수 있어 용접 작업 시간을 단축할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템 및 방법은, 퍼지 가스의 사용량을 관리함으로써 퍼지 가스 사용량을 조절할 수 있게 됨으로써 퍼지 가스량에 따른 자재비 절감 효과를 가져올 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템 및 방법은, 산소 농도 체크를 가스의 정보와 동시에 실시간으로 확인 가능하여 작업의 편의성이 증대될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템 및 방법은, 용접 완료시 해당 파이프의 가스 누출 여부를 통해 용접 완료된 파이프의 불량 여부를 확인할 수 있어 파이프 품질 체크 및 용접 품질 향상에 기여할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 말단부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타냈으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템은, 파이프(1000), 파이프(1000)에 가스가 공급되는 인입부(1100), 파이프(1000)에서 가스가 배출되는 말단부(1300), 인입부(1100)와 말단부(1300) 사이에서 용접되는 용접부(1200) 및 인입부(1100) 및 말단부(1300)에 각각 설치되는 인디케이터부(1110, 1310)를 포함한다.
이때 용접부(1200)는 인디케이터부(1110, 1310)들로부터 전달 받은 파이프 내부 가스 상태 정보를 바탕으로 용접 시간을 판단하여 상기 용접 시간에 용접 작업을 수행한다.
본 실시예는 반도체 공정중 BULK GAS 유틸리티 배관(스테인리스 재질)의 파이프 내부의 퍼징 작업에 이용될 수 있다. 본 실시예는 파이프 용접 전 용접사가 네트워킹이 가능한 단말기를 통해 퍼지 가스를 제어하는 시스템을 구축하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예의 주요 특징은, 용접부(1200)의 퍼지 가스의 완충 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록, 용접 부위의 산화 피막을 방지하기 위해 산소 농도 센서를 포함한 인디케이터를 구성함으로써 실시간으로 퍼지 가스의 완충 여부, 산화 피막이 발생하지 않는 산소 미발생 용접 시작 시기를 판단하고 관련 데이터를 저장 및 관리할 수 있다.
용접부(1200)의 퍼지 가스의 완충 상태를 확인하기 위하여, 가스가 공급되는 인입부(1100), 가스가 배출되는 말단부(1300)는 각각 인디케이터부(1110, 1310)들을 포함할 수 있다. 이때 인디케이터부(1110, 1310)는, 파이프의 인입부(1100) 및 말단부(1300)의 가스의 유량, 압력, 산소 농도 정보를 토대로, 인입부(1100) 및 말단부(1300) 사이에 배치된 용접부(1200) 위치에서의 가스의 유량, 압력, 산소 농도 정보를 파악할 수 있다. 인디케이터부(1110, 1310)들은 파이프 내부의 가스의 유량, 압력, 산소 농도를 실시간으로 확인할 수 있으며, 파이프 내부의 가스의 유량, 압력, 산소 농도의 정보를 용접부(1200)에 전달할 수 있다.
용접부(1200)는 파이프 내부의 가스의 유량, 압력, 산소 농도의 정보를 토대로 용접 시간을 실시간으로 판단하여 용접 작업을 수행할 수 있다. 또한 용접부(1200)는 파이프 내부의 가스의 유량, 압력 산소 농도 정보를 토대로, 파이프 내부 퍼지 가스의 유입 압력, 유출 압력, 유량을 조절하여, 용접부(1200)의 용접 시간을 제어할 수 있다. 상기 정보들을 바탕으로 용접부(1200)의 용접사는 용접 시간을 판단 또는 제어하고 용접 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템은, 용접 대기 시간을 실시간으로 확인할 수 있고, 용접 시작 시간을 판단할 수 있어 용접 작업 시간을 단축시킬 수 있다.
또한 퍼지 가스의 유입량, 가스 압력 등의 정보를 후술할 단말부를 통해 실시간으로 체크할 수 있게 됨으로써 퍼지 가스의 사용량을 관리할 수 있어 퍼지 가스량에 따른 자재비 절감이 가능해 질 수 있다.
또한 파이프 내부의 산소 농도 정보와 퍼지 가스의 유량, 압력 정보를 동시에 체크 가능함으로써 작업의 효율성, 편의성이 증대될 수 있다.
또한 용접 완료 후 퍼지 가스 제어 시스템 구성을 통해 가스 누출 여부 확인 또한 가능하므로 용접 부분 불량 여부 또는 용접 부분이 아니더라도 파이프 타 부분에서의 파이프 파손 여부를 확인할 수 있어 파이프 품질 확인이 손쉽게 이루어질 수 있어 장착된 파이프 품질 향상에 기여할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인입부 및 말단부 구성에 대해 보다 상세히 살펴본다. 도 2 및 도 3에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1을 참조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입부의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 말단부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 시스템은 인입부(1100) 및 말단부(1300)를 포함할 수 있다.
인입부(1100)는 파이프(1000) 내부의 가스에 대한 정보를 확인할 수 있는 인디케이터부(1110)를 포함할 수 있다. 인디케이터부(1110)는, 파이프(1000) 내부 가스의 압력을 센싱할 수 있는 압력 센서(1111), 파이프(1000) 내부 가스의 유량을 확인할 수 있는 유량 센서(1112), 파이프(1000) 내부 가스의 산소 농도를 확인할 수 있는 산소 농도 센서(1113) 및 파이프(1000) 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도 정보를 용접부(1200) 및 관리부(2000)로 전송할 수 있는 네트워킹부(1114)를 포함할 수 있다.
압력 센서(1111)는 인입부(1100)의 가스 압력을 신시간으로 체크하여 퍼지 가스의 완충 상태를 파악할 수 있다. 퍼지 가스의 완충 여부에 따라 파이프(1000) 내부의 산소 농도를 떨어뜨릴 수 있으므로, 산소 농도 감소에 따라 용접부(1200)에서의 용접 시간을 판단할 수 있다. 압력 센서(1111)를 통해 감지된 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 압력을 조절할 필요가 있을 경우, 압력 센서(1111)의 센싱 정보를 확인한 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에서 네트워킹부(1114)를 통해 레귤레이터(1130)에 신호를 전송하여 레귤레이터(1130)를 작동시킴으로써 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 압력을 조절할 수 있다.
유량 센서(1112)는 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량 정도를 파악할 수 있다. 유량 센서(1112)를 통해 감지된 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량을 조절할 필요가 있을 경우, 유량 센서(1112)의 센싱 정보를 확인한 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에서 네트워킹부(1114)를 통해 유량 밸브(1120, 1320)에 신호를 전송하여 유량 밸브(1120, 1320)를 온/오프 동작 시킴으로써, 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량을 조절할 수 있다.
산소 농도 센서(1113)는 파이프(1000) 내부에 산화 피막이 발생하지 않도록 용접부(1200)의 잔여 산소 농도를 측정할 수 있다. 산소 농도 센서(1113)를 통해 산화 피막이 발생하지 않을 정도로 산소 농도가 떨어지는지 여부를 센싱할 수 있다.
네트워킹부(1114)는 인디케이터부(1110)의 압력 센서(1111), 유량 센서(1112), 산소 농도 센서(1113)를 통해 감지된 파이프 내부 가스 압력, 유량 및 산소 농도 정보를 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에 전송할 수 있다. 용접부(1200)는 네트워킹부(1114)를 통해 전달 받은 가스 압력, 유량, 산소 농도 정보를 바탕으로 유량 밸브(1120, 1320) 또는 레귤레이터(1130)를 제어하여 파이프(1000) 내부의 가스 압력, 유량, 산소 농도 등을 조절할 수 있다.
유량 밸브(1120)는 파이프(1000) 내부의 가스의 유량을 조절할 수 있다. 유량 밸브(1120)는 퍼지 가스 공급부(1100a)와 연결될 수 있다. 따라서 퍼지 가스의 완충 여부에 대한 인디케이터부(1100)의 센싱 정보를 바탕으로 유량 밸브(1120)가 제어될 때, 유량 밸브(1120)는 퍼지 가스 공급부(1100a)에서 파이프(1000) 내부로 공급되는 퍼지 가스의 유량을 조절할 수 있다.
레귤레이터(1130)는 파이프(1000) 내부의 가스의 압력을 조절할 수 있다. 레귤레이터(1130)는 퍼지 가스 공급부(1100a)와 연결될 수 있다. 레귤레이터(1130)를 통해 퍼지 가스 공급부(1100a)에서 공급되는 퍼지 가스의 압력을 조절할 수 있다.
말단부(1300)는 파이프(1000) 내부의 가스에 대한 정보를 확인할 수 있는 인디케이터부(1310)를 포함할 수 있다. 인디케이터부(1310)는, 파이프(1000) 내부 가스의 압력을 센싱할 수 있는 압력 센서(1311), 파이프(1000) 내부 가스의 유량을 확인할 수 있는 유량 센서(1312), 파이프(1000) 내부 가스의 산소 농도를 확인할 수 있는 산소 농도 센서(1313) 및 파이프(1000) 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도 정보를 용접부(1200) 및 관리부(2000)로 전송할 수 있는 네트워킹부(1314)를 포함할 수 있다.
압력 센서(1311)는 말단부(1300)의 가스 압력을 신시간으로 체크하여 퍼지 가스의 완충 상태를 파악할 수 있다. 퍼지 가스의 완충 여부에 따라 파이프(1000) 내부의 산소 농도를 떨어뜨릴 수 있으므로, 산소 농도 감소에 따라 용접부(1200)에서의 용접 시간을 판단할 수 있다. 압력 센서(1311)를 통해 감지된 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 압력을 조절할 필요가 있을 경우, 압력 센서(1311)의 센싱 정보를 확인한 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에서 네트워킹부(1314)를 통해 레귤레이터(1130)에 신호를 전송하여 레귤레이터(1130)를 작동시킴으로써 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 압력을 조절할 수 있다.
유량 센서(1312)는 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량 정도를 파악할 수 있다. 유량 센서(1312)를 통해 감지된 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량을 조절할 필요가 있을 경우, 유량 센서(1312)의 센싱 정보를 확인한 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에서 네트워킹부(1314)를 통해 유량 밸브(1320)에 신호를 전송하여 유량 밸브(1120, 1320)를 온/오프 동작 시킴으로써, 파이프(1000) 내부의 퍼지 가스의 유량을 조절할 수 있다.
산소 농도 센서(1313)는 파이프(1000) 내부에 산화 피막이 발생하지 않도록 용접부(1200)의 잔여 산소 농도를 측정할 수 있다. 산소 농도 센서(1313)를 통해 산화 피막이 발생하지 않을 정도로 산소 농도가 떨어지는지 여부를 센싱할 수 있다.
네트워킹부(1314)는 인디케이터부(1310)의 압력 센서(1311), 유량 센서(1312), 산소 농도 센서(1313)를 통해 감지된 파이프 내부 가스 압력, 유량 및 산소 농도 정보를 용접부(1200) 또는 관리부(2000)에 전송할 수 있다. 용접부(1200)는 네트워킹부(1314)를 통해 전달 받은 가스 압력, 유량, 산소 농도 정보를 바탕으로 유량 밸브(1120, 1320) 또는 레귤레이터(1130)를 제어하여 파이프(1000) 내부의 가스 압력, 유량, 산소 농도 등을 조절할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 대해 설명한다. 도 4에 도시되어 있지 않는 내용은 도 1 내지 도 3을 참조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부(1200)는, 용접사가 구비한 단말부(1210)를 포함할 수 있다. 용접부(1200)의 용접사는, 용접 부분(S)을 용접할 때, 단말부(1210)를 통해 파이프(1000) 내부 가스 정보를 실시간으로 확인하고, 그를 통해 용접 시간을 판단할 수 있다. 단말부(1210)는 온라인 통신이 가능한 네트워킹 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말부(1210)는, 용접 시간 확인부(1211)를 포함할 수 있다. 용접사는, 인입부(1100) 및 말단부(1300)의 인디케이터부(1110, 1310)를 통해 센싱된 파이프 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도 정보를 단말부(1210)를 통해 실시간으로 전송받을 수 있다. 단말부(1210)는 네트워킹부를 포함하여, 상기 가스 정보를 온라인으로 제공받을 수 있다.
용접 시간 확인부(1211)는, 압력 센서, 유량 센서 및 산소 농도 센서에서 받은 센싱 정보를 바탕으로, 퍼지 가스 완충시 유량 한도, 용접 가능 압력, 산화 피막 미발생 산소 농도 등을 종합적으로 고려하여 용접 가능한 최적의 용접 시간을 용접사에게 제공할 수 있다. 용접 시간 확인부(1211)에서 제공되는 용접 시간 정보를 바탕으로 용접사는 해당 시간에 용접 작업을 수행하여 최적의 조건에서 용접 작업이 수행될 수 있도록 할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로, 용접 시간 확인부(1211)의 용접 시간 확인 정보에서, 해당 바로미터들은 용접사의 수동 설정에 의해 변동될 수 있다. 또한 본 발명의 또 다른 실시예로, 기준 값이 되는 가스 유량, 압력 및 산소 농도를 용접사가 미리 설정해 놓고, 파이프 내부의 가스의 유량, 압력 및 산소 농도 정보가 기 설정된 기준 값 범위를 모두 만족시킬 경우, 용접사에게 알람이 가도록 설정함으로써, 용접사가 해당 알람을 받은 후 곧바로 용접 작업을 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말부(1210)는 용접 제어부(1212)를 포함할 수 있다. 용접 제어부(1212)는 인디케이터부(1110, 1310)를 통해 파이프 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도를 제어함으로써 용접 시간을 조절할 수 있다. 용접부(1200)에 위치한 용접사가 용접 조건이 되기만을 기다릴 수 없으므로, 단말부(1210)를 통해 용접부(1200)의 용접 조건을 맞추기 위한 제어 지시를 수행할 수 있다. 즉, 단말부(1210)를 통해 유량 밸브(1120, 1320) 및 레귤레이터(1130)를 제어하여 파이프 내부의 유량, 압력 및 산소 농도를 용접을 하기위한 최적의 조건에 보다 빨리 이르도록 컨트롤 함으로써, 용접 시기를 앞당기고 용접사가 원하는 용접 시간에 용접 작업을 수행할 수 있도록 파이프 내부 가스 상태를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말부(1210)는 가스 누출 확인부(1213)를 더 포함할 수 있다. 가스 누출 확인부(1213)는 용접부(1200)의 용접 완료시, 파이프(1000) 내부의 가스 누출 여부를 확인할 수 있다.
보다 상세하게는, 가스 누출 확인부(1213)는 인입부(1100) 내부 가스 대비 말단부(1300) 내부 가스의 가스량의 차이를 감지하여, 그 차이가 상당히 벌어질 경우 파이프(1000) 내부의 가스가 누출되고 있음을 확인할 수 있다. 이때 인입부(1100)에 배치된 유량 센서(1112) 및 말단부(1300)에 배치된 유량 센서(1312)의 유량 정보의 차이 값을 판단하여, 그 유량 차이 값이 기 설정된 차이 값에 비해 현저히 클 경우 가스가 누출 되고 있음을 확인할 수 있다.
이를 통해, 용접 작업 완료 후 용접 부위(S)에서 가스가 누출되는지 여부를 체크할 수 있어, 용접 완료 후 용접 품질에 이상이 있는지 여부를 거의 실시간으로 확인함으로써 파이프 용접 품질 향상에 기여할 수 있다. 또한 용접 부위(S) 외에 다른 부분에서 가스가 누출되는지 여부도 확인할 수 있으므로 파이프(1000)의 전반적인 품질 여부도 계속적으로 확인할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말부(1210)는 온오프 확인부(1214)를 포함할 수 있다. 온오프 확인부(1214)는, 용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도 정보가 기 설정된 조건을 만족하지 않을 경우 오프 상태를 유지하고, 용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도 정보가 기 설정된 조건을 만족할 경우 온 상태로 자동으로 변환되며 알람이 발생할 수 있다.
일 실시예로, 오프 상태일 경우 단말부에서 발광하는 불빛과, 온 상태일 경우 단말부에서 발광하는 불빛이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 오프 상태일 경우 단말부에서 빨강 불빛이 발광하다가, 조건을 만족할 경우 온 상태로 전환되면서 빨강 불빛이 파랑 불빛으로 변환될 수 있다.
또한 일 실시예로, 오프 상태에서 온 상태로 전환되면서 신호음이 울려 용접사에게 알람 신호를 제공해 줄 수 있다. 이는 용접사가 조건에 부합하지 않는 상황에서 임의로 용접을 할 수 없도록 알람을 제공해 주기 위함이다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 관리부에 대해 설명한다. 도 5에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 4를 참조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관리부(2000)는, 인입부(1100), 용접부(1200), 말단부(1300)와 실시간으로 네트워킹 될 수 있다. 이를 통해 인입부(1100) 및 말단부(1300)에서 센싱되는 파이프 내부 가스 정보를 수신하여 관리할 수 있으며, 용접부(1200)에서 용접 작업 수행시 용접이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 관리부(2000)에서 용접부(1200)의 용접 작업 진행 과정을 서포트 해줄 수 있다.
또한 관리부(2000)에서 인입부(1100) 및 말단부(1300)에서 센싱되는 파이프 내부 가스 정보를 토대로 용접부(1200)에 용접 시간을 실시간으로 전달할 수 있으며, 인입부(1100) 및 말단부(1300)에서 센싱되는 정보를 바탕으로 용접사가 직접 용접 시간을 판단하는 과정 없이, 관리부(2000)에서 판단하는 용접 시간 정보를 바탕으로 관리부(2000)의 지시에 따른 용접 작업만 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관리부(2000)는, 유량, 압력 관리부(2100), 산소 농도 관리부(2200), 작업 포인트 알림부(2300), 가스 누출 관리부(2400), 가스 사용량 적산부(2500) 및 네트워킹부(2600)를 포함할 수 있다.
유량, 압력 관리부(2100) 및 산소 농도 관리부(2200)는, 실시간으로 네트워킹부(2600)를 통해 전달되는 파이프(1000) 내부의 가스의 유량 및 압력을 지속적으로 관리하여 데이터화 시킴으로써, 용접 작업이 가능한 최적의 가스 유량, 압력, 산소 농도 정보를 체계적으로 관리 및 적용할 수 있다.
작업 포인트 알림부(2300)는 파이프 내부의 가스의 유량, 압력 및 산소 농도 정보를 토대로 파이프 부분들 중 용접 작업이 최적화된 부분이 어느 부분인지 용접부(1200)의 용접사에게 단말부(1210)를 통해 알려줌으로써, 용접사가 여러 용접 작업 포인트 중 일 처리가 가장 효과적인 용접부(1200)를 선택하여 해당 위치로 이동하여 용접 작업을 수행하게끔 함으로써 파이프 전체 용접 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
가스 누출 관리부(2400)는 파이프(1000)의 가스 누출 여부를 감지하고 가스 누출이 일어날 경우 가스 누출 용접 위치 등의 가스 누출 정보를 데이터화 시켜 관리함으로써, 가스 누출의 원인을 체계적으로 파악하고 추후 용접 불량으로 인한 가스 누출이 발생하지 않도록 가스 누출 가능성을 미연에 방지하기 위한 대책을 구체적으로 마련할 수 있다.
가스 사용량 적산부(2500)는, 파이프(1000) 내부로 공급되는 퍼지 가스의 사용량을 데이터화시켜 관리함으로써, 퍼지 가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하여 퍼지 가스 구입에 따른 자재비를 절감시킬 수 있다.
상기 관리부(2000)의 구성들은 네트워킹부(2600)를 통해 파이프(1000)의 인입부(1100), 말단부(1300) 및 용접부(1200)와 온라인으로 소통함으로써 퍼지 가스 제어 및 관리가 실시간으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법에 대해 설명한다. 도 6에 도시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 5를 참조할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 가스 제어 방법은, 미리 계산된 유량 적산 정보에 따라 파이프 내부에 퍼지 가스를 공급하는 단계(S100), 산소 농도 센서를 통해 용접부의 산화 피막을 방지할 수 있는 농도를 유지할 수 있도록 단말부를 이용하여 실시간으로 퍼지 가스를 조절하는 단계(S200), 압력 센서 및 유량 센서에서 받은 신호에 따라 용접사가 단말부를 통해 레귤레이터와 유량 밸브를 제어함으로써 퍼지 가스를 조절하는 단계(S300), 압력 센서, 유량 센서, 산소 농도 센서에서 받은 수신호를 네트워킹부를 통해 실시간으로 체크하여 용접 진행 여부 판단 후 용접을 진행하는 단계(S400)를 순차적으로 수행할 수 있다.
즉, 미리 계산된 유량 정보에 따라 파이프 내부에 퍼지 가스를 공급하고, 산소 농도가 용접 가능한 농도까지 감소되어 유지될 수 있도록 퍼지 가스를 조절하며, 압력 센서 및 유량 센서에서 받은 신호에 따라 레귤레이터 및 유량 밸브를 통해 퍼지 가스를 조절하고, 센서들의 센싱 값을 토대로 용접 진행 여부 판단후 용접 작업을 진행 할 수 있다.
이와 같이, 용접 작업이 가스 정보 센싱 및 퍼지 가스 공급 조절의 과정으로 진행됨으로 인하여, 용접사가 용접 시간을 판단할 수 있어 작업 시간을 단축 시킬 수 있고, 퍼지 가스 사용량을 관리할 수 있어 자재비 절감 효과가 있을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 사물인터넷망과 메인 저장매체를 통해 용접부의 용접 포인트별 압력량, 유량, 산소 농도를 데이터화하여 추적 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 파이프 주변의 센서 및 각 구성요소들이 사물 인터넷망(Internet of Things)을 가질 수 있으며, 관리부(2000)를 포함하는 메인 저장매체를 통해 용접부에 대한 모든 데이터들을 추적 관리함으로써 궁극적으로 용접 품질을 향상시키고 용접 품질을 체계적으로 관리할 수 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 압력 센서를 통해 파이프 내부의 가스 누출 여부를 확인하고, 용접 완료시 용접부의 불량 유무를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 파이프 내부의 가스 누출 여부를 확인하고, 용접부의 불량 유무를 확인할 수 있게 됨으로써, 파이프의 품질을 확보하고 용접 품질의 지속적인 관리가 가능토록 할 수 있다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1100: 인입부
1111: 압력 센서
1112: 유량 센서
1113: 산소 농도 센서
1114: 네트워킹부
1120: 유량 밸브
1130: 레귤레이터
1200: 용접부
1210: 단말부
1211: 용접 시간 확인부
1212: 용접 제어부
1213: 가스 누출 확인부
1214: 온오프 확인부
1300: 말단부
1310: 인디케이터부
1311: 압력 센서
1312: 유량 센서
1313: 산소 농도 센서
1314: 네트워킹부
1320: 유량 밸브
2000: 관리부
2100: 유량, 압력 관리부
2200: 산소 농도 관리부
2300: 작업 포인트 알람부
2400: 가스 누출 관리부
2500: 가스 사용량 적산부
2600: 네트워킹부

Claims (6)

  1. 파이프의 일단부에서 상기 파이프에 가스가 공급되는 인입부;
    상기 파이프의 타단부에서 상기 파이프에서로부터 가스가 배출되는 말단부;
    상기 인입부와 상기 말단부 사이에서 용접되는 용접부; 및
    상기 인입부 및 상기 말단부에 각각 설치되는 두 인디케이터부를 포함하고,
    상기 두 인디케이터부는 압력 센서를 통해 상기 파이프 내부의 퍼지 가스의 완충 상태를 파악하고, 산소 농도 센서를 통해 상기 파이프 내부의 산소 농도를 정보를 파악하고,
    상기 용접부는 상기 두 인디케이터부 들로부터 전달받은 상기 파이프 내부 가스 상태 정보를 바탕으로 용접 시간을 판단하는 퍼지 가스 제어 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 용접부는,
    상기 인디케이터부를 통해 상기 파이프 내부 가스의 유량, 압력, 산소 농도를 제어하여 상기 용접 시간을 조절하는 용접 제어부를 더 포함하는 퍼지 가스 제어 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 용접부의 용접 완료시, 상기 파이프 내부의 가스 누출 여부를 확인하는 가스 누출 확인부를 더 포함하는 퍼지 가스 제어 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 용접부는 네트워킹 되는 단말부를 포함하고,
    상기 단말부는 온오프 확인부를 포함하며,
    상기 온오프 확인부는,
    용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도가 기 설정된 조건을 만족하지 않을 경우 오프 상태를 유지하고,
    용접 가능한 가스의 압력, 유량, 산소 농도가 기 설정된 조건을 만족할 경우 온 상태로 자동으로 변환되며 알람이 발생하는 퍼지 가스 제어 시스템.
  5. 파이프의 일단부에 형성된 인입부 및 타단부에 형성된 말단부를 포함하고,
    상기 인입부 및 말단부에 각각 설치되는 두 인디케이터부를 포함하고,
    상기 두 인디케이터부는 압력 센서를 통해 상기 파이프 내부의 퍼지 가스의 완충 상태를 파악하고, 산소 농도 센서를 통해 상기 파이프 내부의 산소 농도 정보를 파악하고,
    미리 계산된 유량 적산 정보에 따라 파이프의 인입부를 통해 상기 파이프의 내부에 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    산소 농도 센서를 통해 용접부의 산화 피막을 방지할 수 있는 산소 농도를 유지할 수 있도록 실시간으로 퍼지 가스를 조절하는 단계;
    압력 센서 및 유량 센서에서 받은 신호에 따라 용접사가 단말부를 통해 레귤레이터와 유량 밸브를 제어함으로써 퍼지 가스를 조절하는 단계; 및
    상기 압력 센서, 상기 유량 센서, 상기 산소 농도 센서에서 받은 수신호를 네트워킹부를 통해 실시간으로 체크하여 용접 진행 여부 판단 후 용접을 진행하는 단계를 포함하는 퍼지 가스 제어 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    사물인터넷망과 메인 저장매체를 통해 용접부의 용접 포인트 별 압력량, 유량, 산소 농도를 데이터화하여 추적 관리하는 단계를 더 포함하는 퍼지 가스 제어 방법.
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