KR102615646B1 - 용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품 - Google Patents

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Abstract

용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품이 개시된다. 개시된 용접 그루브 형성 방법은 센서 로봇이 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S110) 및 상기 단계(S110)에서 상기 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기가 상기 파이프의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S120)를 포함한다.

Description

용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품{Weld groove forming method and hollow article}
용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품이 개시된다. 보다 상세하게는, 자동 용접이 가능한 용접 그루브를 제공할 수 있는 용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품이 개시된다.
화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등은 복잡한 배관설비를 포함한다.
화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등에 배관설비를 설치하기 위해서, 먼저, 배관설비를 구성하게 될 복수개의 배관스풀을 배관스풀 제작장에서 미리 제작한다. 그리고, 제작된 복수개의 배관스풀을 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등의 현장으로 이동시키고, 현장에서 복수개의 배관스풀을 서로 연결한다.
이와 같이 서로 연결된 복수개의 배관스풀을, 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등을 이루는 철골 또는 토목 구조물에, 서포트 등을 활용하여 설치하고, 서로 연결된 복수개의 배관스풀을, 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 배관 설비가 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등에 시공된다.
한편, 화공플랜트나 산업플랜트 또는 건축물 등의 배관설비를 이루는 배관스풀은 각각 다른 형태와 크기를 갖는다. 이러한 이유로, 배관스풀은 대표적인 다품종 소량 생산품이며, 제조자동화가 어려웠다. 이에 따라, 종래에는 단순한 형상의 배관스풀을 제작하는 일부 제작 공정에서만 자동화 기기를 적용할 수 있을 뿐이었으며, 복잡한 형태의 배관스풀은 각각의 작업장에서, 파이프 등의 부재의 절단, 부재의 가공, 부재의 이동, 및 파이프와 피팅부재 등의 용접 등을 여전히 수작업으로 행하여 제작되었다.
또한, 종래에는 배관스풀 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, 배관과 배관을 연결하거나 배관과 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 자동 용접이 가능한 용접 그루브를 제공할 수 있는 용접 그루브 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 자동 용접이 가능한 용접 그루브를 포함하는 중공형 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
센서 로봇이 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S110); 및
상기 단계(S110)에서 상기 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기가 상기 파이프의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S120)를 포함하는 용접 그루브 형성방법을 제공한다.
상기 단계(S110)는 상기 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 스캐닝하여 환상형 고리 형태의 실측 이미지를 얻는 단계(S110-1), 상기 센서 로봇이 상기 실측 이미지에 환상형 고리 형태이자 진원 형태의 미리 결정된 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 단계(S110-2), 및 상기 단계(S110-2)에서 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 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단하는 단계(S110-3)를 포함할 수 있다.
상기 단계(S110-3)에서 상기 기준치는 87.5~95%일 수 있다.
상기 단계(S120)는 상기 파이프의 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭함에 의해 수행될 수 있다.
상기 단계(S120)는 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점으로부터 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-1), 상기 단계(S120-1)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점으로부터 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-2), 상기 단계(S120-2)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점으로부터 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-3), 상기 단계(S120-3)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-4), 상기 단계(S120-4)를 거친 상기 파이프의 측단부를 미리 결정된 두께만큼 수직으로 절삭하는 단계(S120-5), 상기 단계(S120-5)를 거친 상기 파이프의 내벽을 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 절삭하되, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-6), 및 상기 단계(S120-6)를 거친 상기 파이프의 내벽을 측단부와 이격된 제5 지점부터 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점까지 절삭하되, 측단부와 이격된 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-7)를 포함할 수 있다.
상기 단계(S120-1)는 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-2)는 상기 제2 지점으로부터 상기 제3 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-3)는 상기 제3 지점으로부터 상기 제4 지점으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경에 따라 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-3)는 상기 제4 지점으로부터 상기 파이프의 측단부까지의 수평거리가 2~3mm가 되도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-5)는 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께가 1~2mm가 되도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-7)는 상기 제5 지점으로부터 상기 제6 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 절삭하는 단계일 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 단계(S120-1) 내지 상기 단계(S120-7)는 상기 제2 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께가 상기 제1 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%가 되게 절삭하도록 구성될 수 있다.
상기 용접 그루브 형성 방법은 상기 센서 로봇이 상기 단계(S120)에서 형성된 용접 그루브를 스캐닝하여 진원도를 판정하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
상기 용접 그루브 형성방법은 센서 로봇이 중공형 연결부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S210), 및 상기 단계(S210)에서 상기 센서 로봇이 상기 중공형 연결부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기가 상기 중공형 연결부재의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S220)를 더 포함할 수 있다.
상기 단계(S110), 상기 단계(S120), 상기 단계(S210) 및 상기 단계(S220)는 자동으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
진원 형태의 용접 그루브를 갖는 중공형 물품으로서,
상기 용접 그루브는,
상기 중공형 물품의 외벽에 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 중공형 물품의 측단부는 내벽과 외벽 사이에 형성된 수직면을 포함하고,
상기 중공형 물품의 내벽에 형성된 것으로, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 구성된 제2-1 곡면 및 측단부와 이격된 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 형성된 제2-2 곡면을 포함하는 중공형 물품을 제공한다.
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 중공형 물품의 측단부에 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 중공형 물품의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 중공형 물품의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품은 자동 용접이 가능한 용접 그루브를 제공하여, 용접 시간을 단축하고, 소요 인력을 절감하며, 용접 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 센서 로봇과 자동 면취기를 이용하여 파이프에 진원 형태의 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 센서 로봇이 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프의 측단부에 형성된 진원 형태의 용접 그루브를 보여주는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 제조된 중공형 연결부재의 진원 형태의 용접 그루브를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프와 중공형 연결부재에 진원 형태의 용접 그루브를 각각 형성하고, 상기 형성된 각각의 진원 형태의 용접 그루브들을 서로 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법 및 중공형 물품을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "용접 그루브(welding groove)"란 효율적으로 용접하기 위하여 용접되는 모재들(즉, 파이프 및 중공형 연결부재) 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, "중공형 물품(hollow article)"이란 물품의 일단부에서 타단부까지 연장된 관통홀을 갖는 물품을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "중공형 물품의 측단부"란 중공형 물품의 단부들 중 관통홀의 입구 또는 출구쪽 단부를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "센서 로봇(vision sensor)"이란 중공형 물품의 측단부를 2차원 또는 3차원으로 스캐닝하는 기능, 스캐닝된 중공형 물품의 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 물품의 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 물품의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 없다고 판단하는 기능, 자동 면취기에 면취 개시 신호를 전달하는 기능, 및 자동 면취기의 면취날과 중공형 물품의 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 물품의 측단부를 포함하는 일정 부분을 면취하여 용접 그루브를 형성하는 장치를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "중공형 물품의 중심축"이란 관통홀이 연장된 방향과 나란한 방향으로 연장된 선으로서 관통홀의 중심을 지나는 선을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 물품의 지점(point of hollow article)"이란 파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 물품의 중심축과 직교하는 임의의 수직선 위에 존재하는 임의의 점(point)을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "파이프, 중공형 연결부재 또는 중공형 물품의 임의의 2개의 지점 사이의 거리"란 각각의 지점을 지나는 각각의 부재의 중심축과 직교하는 수직선들 간의 간격을 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 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 센서 로봇(SRB)과 자동 면취기(ABM)를 이용하여 파이프(PP)에 진원 형태의 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법은 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 진원(true circle) 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S110)를 포함한다.
상기 단계(S110)는 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 스캐닝하여 환상형 고리 형태의 실측 이미지를 얻는 단계(S110-1), 센서 로봇(SRB)이 상기 실측 이미지에 환상형 고리 형태이자 진원 형태의 미리 결정된 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 단계(S110-2), 및 상기 단계(S110-2)에서 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 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단하는 단계(S110-3)를 포함할 수 있다. 도 2에서 파이프(PP)의 측단부 형태가 실측 이미지에 해당하고, 진원(TC)으로 표시된 부분이 가상 이미지에 해당할 수 있다.
상기 단계(S110-3)에서 상기 실측 이미지의 평균두께에 대한 상기 가상 이미지의 두께의 비율이 기준치는 87.5~95%일 수 있다. 여기서, "두께"란 환상형 고리 형태의 가상 이미지 또는 환상형 고리 형태의 실측 이미지의 내벽과 외벽 사이의 거리를 의미한다.
또한, 상기 용접 그루브 형성 방법은 상기 단계(S110)에서 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우, 자동 면취기(ABM)가 파이프(PP)의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S120)를 포함한다.
구체적으로, 센서 로봇(SRB)이 파이프(PP)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우, 센서 로봇(SRB)은 제어부(미도시)를 통하거나 직접 자동 면취기(ABM)에 면취 개시 신호를 전달할 수 있다. 이때, 자동 면취기(ABM)는 파이프(PP)의 측단부의 정확한 위치에 미리 결정된 시퀀스에 따라 진원 형태의 용접 그루브를 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프(PP)에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 단계(S120)는 파이프(PP)의 내벽, 측단부 및 외벽을 자동 면취기(ABM)로 절삭함에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 단계(S120)는 파이프(PP)의 외벽을 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점(P1)으로부터 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점(P1)의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-1)를 포함할 수 있다. 결과로서, 추가 외부면(AOF)이 형성될 수 있다. 이러한 추가 외부면(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. 구체적으로, 상기 단계(S120-1)는 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-1)를 거친 파이프(PP)의 외벽을 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)으로부터 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-2)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 제1 용접면(WF1)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S120-2)는 제2 지점(P2)으로부터 제3 지점(P3)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다. 또한, 제1 용접면(WF1)의 기울기(θ)는 후술하는 루트면(RF)을 수직으로 연장한 수직선을 기준으로 20°일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-2)를 거친 파이프(PP)의 외벽을 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)으로부터 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-3)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 제2 용접면(WF2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S120-3)는 제3 지점(P3)으로부터 제4 지점(P4)으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경(R)에 따라 감소하도록 절삭하는 단계일 수 있다. 상기 용접 그루브 형성 방법이 상기 단계(S120-3)을 포함함으로써, 용접 그루브(WG)의 가공이 용이해질 수 있을 뿐만 아니라 용접 품질도 향상될 수 있다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-3)를 거친 파이프(PP)의 외벽을 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)부터 측단부까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)부터 측단부까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-4)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 제3 용접면(WF3)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(S120-4)는 제4 지점(P4)으로부터 파이프(PP)의 측단부까지의 수평거리(d)가 2~3mm가 되도록 절삭하는 단계일 수 있다. 여기서, "수평거리(d)"란 파이프(PP)의 측단부를 연장한 수직선과 그 반대쪽(즉, 제4 지점(P4)쪽)에 위치하는 임의의 수직선 사이의 간격을 의미한다. 상기 수평거리(d)가 상기 범위이내이면, 자동 루트 용접시 루트면(RF)이 잘 용융되어 백 비드(beack bead)가 잘 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 자동 필링앤캡(filling and cap) 용접시 후술하는 제3 용접면(WF3)에 용락이 발생하지 않을 수 있다. 이에 대하여는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-4)를 거친 파이프(PP)의 측단부를 미리 결정된 두께(t1)만큼 수직으로 절삭하는 단계(S120-5)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 루트면(RF)이 형성될 수 있다. 여기서, "두께"란 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 간격을 의미한다. 구체적으로, 상기 단계(S120-5)는 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 두께(t1)가 1~2mm가 되도록 절삭하는 단계일 수 있다. 상기 두께(t1)가 상기 범위이내이면, 자동 루트 용접시 용락(burn through) 없이 백 비드(beack bead)가 잘 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 루트면(RF)의 용접이 원활하게 수행될 수 있다. 이에 대하여는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-5)를 거친 파이프(PP)의 내벽을 측단부(이는 기존 측단부를 절삭한 후 새로 형성된 측단부를 의미함)부터 측단부와 이격된 제5 지점(P5)까지 절삭하되, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점(P5)까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-6)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 추가 내부면(AIF1)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 단계(S120)는 상기 단계(S120-6)를 거친 파이프(PP)의 내벽을 측단부와 이격된 제5 지점(P5)부터 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점(P6)까지 절삭하되, 측단부와 이격된 제5 지점(P5)은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점(P6)은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-7)를 더 포함할 수 있다. 결과로서, 추가 내부면(AIF2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S120-7)는 제5 지점(P5)으로부터 제6 지점(P6)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 절삭하는 단계일 수 있다.
상기 단계(S120-6)에서 형성된 추가 내부면(AIF1) 및 상기 단계(S120-7)에서 형성된 추가 내부면(AIF2)은 파이프(PP)내에 유체가 흐를 경우, 유체 저항을 감소시켜 유체의 흐름을 원활하게 해줄 수 있을 뿐만 아니라 유체 압력이 국부적으로 집중될 때 발생하는 균열과 같은 파이프 손상을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 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, 상기 단계(S120-1) 내지 상기 단계(S120-7)는 제2 지점(P2)에서 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 두께(t2)가 제1 지점(P1)에서 파이프(PP)의 내벽과 외벽 사이의 두께(t0) 100%를 기준으로 하여 87.5~95%가 되게 절삭하도록 구성될 수 있다. 상기 두께(t2)가 상기 범위일 경우, 우수한 용접 접합 강도를 확보할 수 있다.
상기 단계(S120-1) 내지 상기 단계(S120-7)는 상술한 순서대로 수행될 수도 있고, 역순으로도 수행될 수 있다.
상기 용접 그루브 형성 방법은 센서 로봇(SRB)이 상기 단계(S120)에서 형성된 용접 그루브를 스캐닝하여 진원도(circularity)를 판정하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S130)는 센서 로봇(SRB)이 상기 단계(S120)에서 형성된 용접 그루브를 스캐닝하여 환상형 고리 형태의 실측 이미지를 얻는 단계(S130-1), 센서 로봇(SRB)이 상기 실측 이미지와 완전히 중첩되는 진원 형태의 가상 이미지가 존재하는지 여부를 파악하는 단계(S130-2) 및 상기 단계(S130-2)에서 상기 실측 이미지와 완전히 중첩되는 진원 형태의 가상 이미지가 존재할 경우 상기 센서 로봇(SRB)이 상기 용접 그루브가 진원 형태로 가공되었다고 판단하는 단계(S130-3)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프(PP)의 측단부에 형성된 파이프(PP)의 진원 형태의 용접 그루브를 보여주는 도면들이다.
도 4를 참조하면, 파이프(PP)의 측단부 및 그 인접 부분에 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭하여 형성한 용접 그루브가 파이프(PP) 둘레를 따라 진원 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 용접 그루브 형성 방법은 센서 로봇(SRB)이 중공형 연결부재(CM)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S210) 및 상기 단계(S210)에서 센서 로봇(SRB)이 중공형 연결부재(CM)의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기(ABM)가 중공형 연결부재(CM)의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S220)를 더 포함할 수 있다.
상기 용접 그루브 형성 방법은 상기 센서 로봇이 상기 단계(S220)에서 형성된 용접 그루브를 스캐닝하여 진원도를 판정하는 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.
상기 단계(S210), 상기 단계(S220) 및 상기 단계(S230)는 파이프(PP)가 아닌 중공형 연결부재(CM)로 가공 대상을 변경한 것을 제외하고는, 상기 단계(S110), 상기 단계(S120) 및 상기 단계(S130)와 각각 동일한 것일 수 있다. 따라서, 여기에서는 상기 단계(S210), 상기 단계(S220) 및 상기 단계(S230)에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 제조된 중공형 연결부재(CM)의 진원 형태의 용접 그루브를 보여주는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 중공형 연결부재(CM)의 측단부 및 그 인접 부분에 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭하여 형성한 용접 그루브가 중공형 연결부재(CM)의 둘레를 따라 진원 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성 방법에 따라 파이프(PP)와 중공형 연결부재(CM)에 용접 그루브를 각각 형성하고, 상기 형성된 각각의 진원 형태의 용접 그루브들을 서로 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 단계(S110) 및 상기 단계(S120)를 거쳐 형성된 파이프(PP)의 용접 그루브와, 상기 단계(S210) 및 상기 단계(S220)를 거쳐 형성된 중공형 연결부재(CM)의 용접 그루브를 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.
상기 자동 루트 용접은 상대적으로 소량 용접이고, 상기 자동 필링앤캡 용접은 상대적으로 다량 용접일 수 있다.
도 6에 도시된 두께(t1)가 1~2mm이면, 자동 루트 용접시 두 부재의 루트면들(RF)이 적당히 용융되어 용락 없이 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 두께(t1)가 1mm 미만이면, 자동 루트 용접시 두 부재의 루트면들(RF)이 과도하게 용융되어 두 부재의 루트면들(RF) 사이에 갭(gap)(또는 용락)이 형성될 수 있다. 또한 두께(t1)가 2mm를 초과하면, 자동 루트 용접시 두 부재의 루트면들(RF)이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 두 부재의 루트면들(RF) 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다.
또한 도 6에 도시된 수평거리(d)가 2~3mm이면, 자동 루트 용접시 두 부재의 루트면들(RF)이 적당히 용융되어 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 수평거리(d)가 2mm 미만이면, 자동 루트 용접시 두 부재의 루트면들(RF)이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 두 부재의 루트면들(RF) 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다. 또한 수평거리(d)가 3mm를 초과하면, 자동 필링앤캡 용접시 두 부재의 제3 용접면들(WF3) 중 일부분(즉, 자동 루트 용접시 용접이 되지 않은 부분)이 과도하게 용융되어 두 부재의 제3 용접면들(WF3)에 용락이 발생할 수 있다.
상기 단계(S110), 상기 단계(S120), 상기 단계(S130), 상기 단계(S210), 상기 단계(S220), 상기 자동 루트 용접 및 상기 자동 필링앤캡 용접은 센서 로봇(SRB), 자동 면취기(ABM), 자동 루트 용접기(미도시) 및 자동 필링앤캡 용접기(미도시)의 개개의 작용 및 상호작용으로 인하여 수동 조작의 개입 없이도 자동으로 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 중공형 물품을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 중공형 물품은 진원 형태의 용접 그루브를 가질 수 있다.
또한, 상기 용접 그루브는 상기 중공형 물품의 외벽에 형성된 제1-1 곡면, 제1-2 곡면, 제1-3 곡면 및 제1-4 곡면을 이 순서대로 포함할 수 있다.
상기 제1-1 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점(P1)은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 것일 수 있다(도 3의 AOF에 대응됨). 예를 들어, 상기 제1-1 곡면은 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 것일 수 있다.
상기 제1-2 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점(P2)은 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)은 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 것일 수 있다(도 3의 WF1에 대응됨). 예를 들어, 상기 제1-2 곡면은 제2 지점(P2)으로부터 제3 지점(P3)으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성된 것일 수 있다. 또한, 상기 제1-2 곡면의 기울기(θ)는 상기 수직면을 수직으로 연장한 수직선을 기준으로 20°일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1-3 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점(P3)의 두께는 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)의 두께는 상대적으로 얇도록 경사지게 형성된 것일 수 있다(도 3의 WF2에 대응됨). 예를 들어, 상기 제1-3 곡면은 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. 상기 용접 그루브가 상기 제1-3 곡면을 포함함으로써, 상기 용접 그루브의 가공이 용이해질 수 있을 뿐만 아니라 용접 품질도 향상될 수 있다.
상기 제1-4 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점(P4)부터 측단부까지 두께가 일정하도록 구성된 것일 수 있다(도 3의 WF3에 대응됨). 예를 들어, 상기 제1-4 곡면의 길이는 2~3mm일 수 있다(도 3의 수평거리(d)에 대응됨). 상기 제1-4 곡면의 길이가 2~3mm이면, 자동 루트 용접시 상기 수직면이 적당히 용융되어 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 상기 제1-4 곡면의 길이가 2mm 미만이면, 자동 루트 용접시 상기 수직면이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 상기 수직면 및 이에 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다. 또한 상기 제1-4 곡면의 길이가 3mm를 초과하면, 자동 필링앤캡 용접시 상기 제1-4 곡면 중 일부분(즉, 자동 루트 용접시 용접이 되지 않은 부분)이 과도하게 용융되어 상기 제1-4 곡면에 천공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 중공형 물품의 측단부는 수직면을 포함할 수 있다.
상기 수직면은 내벽과 외벽 사이에 형성된 것일 수 있다(도 3의 RF에 대응됨). 예를 들어, 상기 중공형 물품의 측단부에 형성된 수직면의 두께(도 3의 t1에 대응)는 1~2mm일 수 있다. 상기 수직면의 두께가 1~2mm이면, 자동 루트 용접시 상기 수직면이 적당히 용융되어 백 비드(back bead)가 잘 형성될 수 있다. 반면에, 상기 수직면의 두께가 1mm 미만이면, 자동 루트 용접시 상기 수직면이 과도하게 용융되어 상기 수직면과 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이에 갭이 형성될 수 있다. 또한 상기 수직면의 두께가 2mm를 초과하면, 자동 루트 용접시 상기 수직면이 충분히 용융되지 않아 용접재의 용융물이 상기 수직면 및 이에 용접되는 다른 부재의 대응 수직면 사이를 통과(full penetration)해야만 형성되는 백 비드가 형성되지 않을 수 있다.
상기 용접 그루브는 상기 중공형 물품의 내벽에 형성된 제2-1 곡면 및 제2-2 곡면을 포함할 수 있다.
상기 제2-1 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점(P5)까지 두께가 일정하도록 구성된 것일 수 있다(도 3의 AIF1에 대응됨).
상기 제2-2 곡면은 상기 중공형 물품의 측단부와 이격된 제5 지점(P5)은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점(P6)은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 형성된 것일 수 있다(도 3의 AIF2에 대응됨). 예를 들어, 상기 제2-2 곡면은 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 상기 중공형 물품의 내벽과 외벽 사이의 두께(도 3의 t2에 대응됨)는 제1 지점(P1)에서 상기 중공형 물품의 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.
상기 중공형 물품은 위에서 상세히 설명한 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브 형성방법에 따라 제조될 수 있다.
상기 중공형 물품은 파이프 또는 중공형 연결부재일 수 있다.
상기 중공형 연결부재는 엘보우(Elbow), 리듀서(Reducer) 또는 티(Tee) 등의 피팅부재나, 플랜지부재를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 용접 그루브의 형성방법은 진원 형태의 특별한 구조의 용접 그루브를 가져 자동 용접이 가능한 이점을 갖는다. 본 발명자들은 용접시간 단축과 용접인력 감축을 통한 용접비용 절감과 용접품질 향상을 위해, 각고의 노력 끝에 중공형 물품을 자동으로 용접할 수 있는 용접 그루브 형성 방법 및 그 방법에 따라 제조된 진원 형태의 특별한 구조의 용접 그루브를 갖는 중공형 물품을 개발하였다. 또한, 본 발명자들은 기존의 용접 그루브들(https://en.wikipedia.org/wiki/Welding_joint에 개시된 용접 조인트들을 포함함)은 자동 용접이 불가능함을 확인하였다.
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 SRB: 센서 로봇
ABM: 자동 면취기 TC: 진원
P1~P6: 지점 AIF1, AIF2: 추가 내부면
RF: 루트면 WF1, WF2, WF3: 용접면
AOF: 추가 외부면 WG: 용접 그루브

Claims (25)

  1. 센서 로봇이 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S110); 및
    상기 단계(S110)에서 상기 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기가 상기 파이프의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S120)를 포함하고,
    상기 단계(S110)는,
    상기 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 스캐닝하여 환상형 고리 형태의 실측 이미지를 얻는 단계(S110-1);
    상기 센서 로봇이 상기 실측 이미지에 환상형 고리 형태이자 진원 형태의 미리 결정된 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 단계(S110-2); 및
    상기 단계(S110-2)에서 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 센서 로봇이 상기 파이프의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단하는 단계(S110-3)를 포함하는 용접 그루브 형성방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S110-3)에서 상기 기준치는 87.5~95%인 용접 그루브 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S120)는 상기 파이프의 내벽, 측단부 및 외벽을 절삭함에 의해 수행되는 용접 그루브 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계(S120)는,
    상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점으로부터 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 먼 제1 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-1);
    상기 단계(S120-1)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점으로부터 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 가까운 제2 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-2);
    상기 단계(S120-2)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점으로부터 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더 가까운 제3 지점의 두께가 상대적으로 두껍고 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점의 두께가 상대적으로 얇도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-3);
    상기 단계(S120-3)를 거친 상기 파이프의 외벽을 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 절삭하되, 측단부와 상대적으로 더욱 더 가까운 제4 지점부터 측단부까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-4);
    상기 단계(S120-4)를 거친 상기 파이프의 측단부를 미리 결정된 두께만큼 수직으로 절삭하는 단계(S120-5);
    상기 단계(S120-5)를 거친 상기 파이프의 내벽을 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 절삭하되, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 절삭하는 단계(S120-6); 및
    상기 단계(S120-6)를 거친 상기 파이프의 내벽을 측단부와 이격된 제5 지점부터 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점까지 절삭하되, 측단부와 이격된 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 절삭하는 단계(S120-7)를 포함하는 용접 그루브 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계(S120-1)는 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계이고,
    상기 단계(S120-2)는 상기 제2 지점으로부터 상기 제3 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 절삭하는 단계이고,
    상기 단계(S120-3)는 상기 제3 지점으로부터 상기 제4 지점으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경에 따라 감소하도록 절삭하는 단계이고,
    상기 단계(S120-7)는 상기 제5 지점으로부터 상기 제6 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 절삭하는 단계인 용접 그루브 형성 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단계(S120-4)는 상기 제4 지점으로부터 상기 파이프의 측단부까지의 수평거리가 2~3mm가 되도록 절삭하는 단계인 용접 그루브 형성 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 단계(S120-5)는 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께가 1~2mm가 되도록 절삭하는 단계인 용접 그루브 형성 방법.
  9. 제5항에 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 용접 그루브 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단계(S120-1) 내지 상기 단계(S120-7)는 상기 제2 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께가 상기 제1 지점에서 상기 파이프의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%가 되게 절삭하도록 구성되는 용접 그루브 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서 로봇이 상기 단계(S120)에서 형성된 용접 그루브를 스캐닝하여 진원도를 판정하는 단계(S130)를 더 포함하는 용접 그루브 형성 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    센서 로봇이 중공형 연결부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있는지 여부를 판단하는 단계(S210); 및
    상기 단계(S210)에서 상기 센서 로봇이 상기 중공형 연결부재의 측단부를 진원 형태로 가공할 수 있다고 판단한 경우 자동 면취기가 상기 중공형 연결부재의 측단부에 진원 형태의 용접 그루브를 형성하는 단계(S220)를 더 포함하는 용접 그루브 형성방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단계(S110), 상기 단계(S120), 상기 단계(S210) 및 상기 단계(S220)는 자동으로 수행되는 용접 그루브 형성 방법.
  14. 제1항 및 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 용접 그루브 형성 방법에 의해 제조된 진원 형태의 용접 그루브를 갖는 중공형 물품으로서,
    상기 용접 그루브는,
    상기 중공형 물품의 외벽에 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 중공형 물품의 측단부는 내벽과 외벽 사이에 형성된 수직면을 포함하고,
    상기 중공형 물품의 내벽에 형성된 것으로, 측단부부터 측단부와 이격된 제5 지점까지 두께가 일정하도록 구성된 제2-1 곡면 및 측단부와 이격된 제5 지점은 두께가 상대적으로 얇고 측단부와 상대적으로 먼 제6 지점은 두께가 상대적으로 두껍도록 경사지게 형성된 제2-2 곡면을 포함하는 중공형 물품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1-1 곡면은 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성되고,
    상기 제1-2 곡면은 상기 제2 지점으로부터 상기 제3 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 감소하도록 구성되고,
    상기 제1-3 곡면은 상기 제3 지점으로부터 상기 제4 지점으로 갈수록 두께가 미리 결정된 곡률반경에 따라 감소하도록 구성되고,
    상기 제2-2 곡면은 상기 제5 지점으로부터 상기 제6 지점으로 갈수록 두께가 일정한 비율로 증가하도록 구성된 중공형 물품.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1-4 곡면의 길이는 2~3mm인 중공형 물품.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 중공형 물품의 측단부에 형성된 수직면의 두께는 1~2mm인 중공형 물품.
  18. 제14항에 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 중공형 물품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 지점에서 상기 중공형 물품의 내벽과 외벽 사이의 두께는 상기 제1 지점에서 상기 중공형 물품의 내벽과 외벽 사이의 두께 100%를 기준으로 하여 87.5~95%인 중공형 물품.
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