KR20100098067A - 파이프 자동 용접 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프를 용접기로 자동 운반하고, 파이프의 용접위치를 전환시킬 수 있어 파이프 양단에 플랜지의 용접을 자동화 공정으로 수행할 수 있도록 한 파이프 자동 용접 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 파이프(p)의 양단부에 플랜지를 용접시키는 자동 용접 시스템에 있어서, 상기 파이프(p)와 플랜지를 적재대(200)로부터 인출하는 협지장치(4)가 구비된 이송장치(2); 상기 이송장치(2)에 설치되며 상기 협지장치(4)로부터 파이프(p)를 전달받아 반전시키는 반전장치(3); 상기 이송된 파이프(p)에 부품을 용접하는 용접기(100)로 구성된다.
Figure P1020090017061
파이프, 플랜지,용접, 운반, 반전

Description

파이프 자동 용접 시스템{Auto Welding System for Pipe}
본 발명은 파이프 자동 용접 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적재된 파이프를 용접기로 자동 운반하고, 파이프의 용접위치를 전환시킬 수 있어 파이프 양단에 플랜지의 용접을 자동화 공정으로 수행할 수 있도록 한 파이프 자동 용접 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 포크레인과 같은 중장비에는 유압동력을 사용하는 장치가 구비되며, 이러한 유압동력의 전달 부속품은 높은 압력에 견딜 수 있는 재질이어야만 하므로 주로 금속 파이프가 많이 사용되고 있다.
따라서, 금속파이프를 이용한 유압관은 차체의 공간을 적절히 활용하여 설치되어야 하므로 직선형으로는 어렵고, 적절한 형상으로 굴곡시키고 경사를 갖도록 가공하여 완성된다.
이렇게 완성된 유압관은 그 양단부에 타 부속품과 체결이 용이하도록 플랜지가 용접된다.
따라서, 플랜지를 유압관의 양단부에 부착한 후 용접하는 공정이 수행되어야 한다.
종래에는 파이프를 적당한 지그에 거치시켜 놓고 수작업으로 용접하거나 또는 작업자가 파이프의 일단에 플랜지를 끼우고 용접기에 넣어 용접시킨 후 다시 파이프의 위치를 바꿔서 반대편에도 플랜지를 끼워 용접기에 넣고 용접시키는 수작업으로 진행하였다.
따라서 길이가 길고 무거운 파이프에 대한 플랜지 용접작업을 수작업으로 수행하기에는 매우 힘들고, 시간도 오래 걸리는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 거치대에 적재된 파이프를 협지하여 운반하고, 용접기에 일단부를 넣고 플랜지를 용접시킨 후 다시 파이프를 반대로 돌려서 타단부에도 플랜지 용접을 수행하는 일련의 공정을 자동으로 수행할 수 있도록 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 파이프의 양단부에 플랜지를 용접시키는 자동 용접 시스템에 있어서, 상기 파이프와 플랜지를 적재대로부터 인출하는 협지장치가 구비된 이송장치; 상기 이송장치에 설치되며 상기 협지장치로부터 파이프를 전달받아 반전시키는 반전장치; 상기 이송된 파이프에 부품을 용접하는 용접기를 포함하여 이루어진 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 이송장치는, 지면에 고정된 복수의 수직기대와, 상기 수직기대를 연결하도록 상단에 수평으로 설치된 이동가이드부재; 상기 이동가이드부재에 장착되어 수평으로 횡이동되는 구동부; 상기 구동부에 결합되며 승강동력수단에 의해 승강 작동되어 높이가 조절되며 하부에 상기 협지장치가 설치된 수직가이드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 이동가이드부재에는 길이방향으로 랙기어가 장착되고, 상기 랙기어의 양측에 레일이 형성되며, 상기 구동부는, 상기 레일에 결합되는 레일홈부재가 하부에 설치된 베이스와, 상기 베이스에 장착되며 상기 랙기어에 치합되는 피니언기어를 갖는 제1모터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 승강동력수단은, 상기 수직가이드의 상단 및 하단에 양단부가 고정된 타이밍벨트; 상기 타이밍벨트와 결합되는 풀리를 갖는 모터; 상기 풀리가 축설되는 브라켓; 상기 브라켓에 결합되며 풀리에 권취된 타이밍벨트의 양측을 지지하는 롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 협지장치는, 상기 수직가이드의 하부에 장착된 아암; 상기 아암의 하부에 장착되어 파이프를 협지하는 파이프척; 상기 아암의 측방에 장착되어 플랜지를 협지하는 플랜지운반부; 및 상기 아암을 회전시키는 회전장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 회전장치는 아암에 수직되게 설치되며 모터축이 하방을 향하도록 설치된 모터; 상기 모터축과 베벨기어로 결합되며 아암에 수평으로 결합된 회전축; 으로 구성되며, 상기 모터의 구동에 따라 회전축이 회전되어 아암을 회전시키도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 플랜지운반부는 상기 회전축의 단부에 결합된 브라켓; 상기 브라켓에 장착된 가이드부재; 및 상기 가이드부재에 결합되며 유압에 의해 오므려지거나 벌어지는 플랜지척을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 반전장치는, 파이프를 협지하는 척을 갖는 장치대; 상기 장치대의 축에 형성된 기어와 치합되는 풀리를 갖는 모터로 구성되어 장치대를 180°회전시켜 반 전되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 거치대에 적재된 파이프를 협지하여 운반하고, 용접기에 파이프의 일단부를 넣고 자동으로 플랜지를 용접시킨 후 다시 파이프를 반대로 돌려서 타단부에도 플랜지 용접을 하는 일련의 작업공정을 자동적으로 수행될 수 있으므로 작업 소요시간을 절감할 수 있고, 인력소모가 적어 비용절감 등의 부수적인 효과도 얻을 수 있게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 측면도, 도 4는 상기 도 3의 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 측면도에서 요부 확대 도면이다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템은,
파이프(p)의 양단부에 플랜지를 용접시키는 자동 용접 시스템를 구현할 수 있도록 한 것으로,
상기 파이프(p)와 플랜지를 적재대(200)로부터 인출하는 협지장치(4)가 구비된 이송장치(2);
상기 이송장치(2)에 설치되며 상기 협지장치(4)로부터 파이프(p)를 전달받아 반전시키는 반전장치(3);
상기 이송된 파이프(p)에 부품을 용접하는 용접기(100)를 포함하여 이루어진다.
이하 상기한 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
이송장치(2)는, 파이프(p)를 협지한 협지장치(4)를 x,y,z축 방향으로 이동시키기 위한 것으로, x축 방향은 도 1을 기준으로 하여 이동가이드부재(22)를 따라 좌,우측으로 이동되는 방향이고, y축 방향은 도 3을 기준으로 하여 수평가이드(28)를 따라 전후방으로 이동되는 방향이며, z축 방향은 도 3을 기준으로 하여 수직가이드(26)를 따라 상,하로 이동되는 방향을 의미한다.
이송장치(2)의 구성을 살펴보면,
지면에 고정된 복수의 수직기대(20)의 상단을 연결하도록 수평으로 설치된 이동가이드부재(22);
상기 이동가이드부재(22)에 장착되어 수평으로 횡이동되는 구동부(24);
상기 구동부(24)에 결합되며 승강동력수단(27)에 의해 승강 작동되어 높이가 조절되며 하부에 상기 협지장치(4)가 설치된 수직가이드(26);
상기 협지장치(4)의 후방에 수평으로 설치되어 상기 협지장치(4)의 전후이동을 가이드하는 수평가이드(28)로 구성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 이동가이드부재(22)는 그 상면에 길이방향으로 랙기어(224)가 설치되고, 상기 랙기어(224)의 양측에 레일(241)이 설치되며, 상기 랙기어(224) 및 레일(24)에 구동부(24)가 결합된다.
상기 구동부(24)는, 후술될 수직가이드(26)를 상기 레일(241)을 따라 이동시키는 동력을 제공하는 것으로, 도 4에 나타낸 바와 같이,
상기 레일(241)에 결합되는 레일홈부재(242)가 하부에 설치된 베이스(243)와, 상기 베이스(243)에 장착되며 상기 랙기어(224)에 치합되는 피니언기어(245)를 갖는 제1모터(244)로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '승강동력수단'을 나타낸 사시도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 승강동력수단(27)은, 수직가이드(26)를 상,하부로 승강작동시키는 동력을 제공하는 것으로,
수직가이드(26)의 상단 및 하단에 양단부가 고정된 타이밍벨트(271);
상기 타이밍벨트(271)와 결합되는 풀리(275)를 갖는 모터(272);
상기 풀리(275)가 축설되는 브라켓(273);
상기 브라켓(273)에 결합되며 풀리(275)에 권취된 타이밍벨트(271)의 양측을 지지하는 롤러(274)로 구성된다.
따라서, 상기 모터(272)가 구동되면 풀리(275)가 회전되고, 그에 결합된 타이밍벨트(271)가 이동됨으로써 수직가이드(26)가 상승하거나 하강하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '협지장치'를 확대한 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '협지장치'의 작동상태를 나타낸 도면으로써, 도 7은 파이프를 협지할때 상태를 나타낸 것이고, 도 8은 파이프를 협지한 채 수직되게 회전된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이,
협지장치(4)는,
상기 수직가이드(26)의 하부에 회전 가능하도록 힌지결합되는 아암(41);
상기 아암(41)의 하부에 장착되어 파이프(p)를 협지하는 파이프척(42);
상기 아암(41)의 측방에 장착되어 플랜지를 협지하는 플랜지운반부(43); 및
상기 아암(41)을 회전시키는 회전장치(44)를 포함한다.
상기 파이프척(42)은 움직임을 안내하는 베드(422)에 결합되어 벌어지거나 오므려지는 2개의 집게가 마주보게 결합된 구조이다.
상기 아암(41)은 상기 수직가이드(26)의 하부에 결합된 아암케이스(412)와; 상기 아암케이스(412)의 하부에 결합되며, 회전축(416)에 의해 회전가능하게 결합되는 아암브래킷(417)으로 구성된다.
상기 회전장치(44)는, 상기 아암브래킷(417)을 수직 또는 수평으로 회전시키기 위한 것으로,
상기 아암케이스(412)의 내부에 설치되며 모터축(414)이 하방을 향하도록 하여 설치된 모터(413);
상기 모터축(414)과 회전축(416)에 각기 구비되어 상호 치합되는 베벨기어(415)로 구성된다.
따라서, 상기 모터(413)의 구동에 따라 회전축(416)이 회전됨으로써 아암브래킷(417)을 회전시키게 된다.
모터(272)는 통상 90 °간격으로 회전되는데, 초기에는 파이프척(42)이 하방을 향하도록 수직된 상태가 되도록 회전되고, 파이프(p)를 협지한 후에는 90 °회전함으로써 파이프(p)가 수직상태가 되도록 한다.
상기 플랜지운반부(43)는, 파이프(p)의 양단부에 용접되는 플랜지를 운반하여 용접기(100)로 이동시키기 위한 것으로,
상기 아암브래킷(417)에 연결된 브라켓(431);
상기 브라켓(431)에 장착된 가이드부재(433); 및
상기 가이드부재(433)에 결합되며 유압에 의해 오므려지거나 벌어지는 플랜지척(432)으로 구성된다.
따라서, 플랜지척(432)이 플랜지를 협지한 후 협지장치(4)가 이동되어 용접기(100)에 도달한 후 플랜지를 안착시키는 공정이 수행될 수 있다.
한편, 상기 수직가이드(26)의 중간에는 상기 아암(41)의 회전에 의해 수직되게 세워진 파이프(p)의 상부를 협지할 수 있도록 보조척(7)이 더 구비된다(도 3 및 도 4 참조).
상기 보조척(7)은 상호 마주보게 결합된 2개의 집게로 구성되며, 수직되게 세워진 파이프(p)를 협지함으로써 흔들리지 않도록 고정시킬 수 있다.
상기 파이프척(42) 및 플랜지척(432) 그리고 보조척(7)은, 유압에 의해 오므려지거나 벌어지도록 한 것인데, 이외에도 다른 방식으로도 협지기능을 구현할 수 있을 것이며, 이또한 본 발명의 범주에 포함된다고 봐야 할 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 일단에 플랜지가 용접된 파이프(p)를 반전시켜 타단에 또다른 플랜지를 용접할 수 있도록 반전장치(3)가 구비된다.
상기 반전장치(3)는, 상기 이동가이드부재(22)에 대향되게 설치되며 파이 프(p)를 협지하는 척(32)을 갖는 장치대(34);
상기 장치대(34)를 180°회전시켜 반전시키는 모터(36)로 구성된다.
이하 상기한 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 작업자가 외부에 설치된 콘트롤박스 또는 이동형 리모콘과 같은 제어부를 조작하여 작동을 구현할 수 있으며, 첫번째 작동은 플랜지의 이동과정이며 두번째는 파이프의 이동과정이 된다.
플랜지 이동과정
플랜지 적재대(200)에는 미리 다수개의 플랜지가 적재되어 있다. 상기 플랜지는 중앙에 파이프의 단부가 끼워지는 통공이 형성되고 그 외주에 다수의 볼트체결공이 형성된 것으로 통상의 기술사상이므로 상세한 설명은 생략한다.
작업자가 플랜지를 이동시키기 위해 제어부의 스위치를 온시키면, 구동부(24)가 구동되고 그에 부속된 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 플랜지 적재대(200) 측으로 이동한다.
플랜지 적재대(200)의 파이프(p) 상부에 협지장치(4)가 도달되면, 아암(41)이 회전하여 플랜지척(432)이 하부를 향하도록 된 후 승강동력수단(27)의 모터(272)가 구동되고, 이에 종동되어 수직가이드(26)가 하강함으로써 그 하부에 장착된 협지장치(4)가 하강하여 플랜지척(432)이 플랜지에 근접된다.
이후, 유압에 의해 플랜지척(432)이 플랜지를 협지한 후 승강동력수단(27)의 모터(272)가 역구동하여 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 상승하게 되고, 협지된 플랜지도 상승된다.
이후, 구동부(24)의 구동에 의해 그에 부속된 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 용접기(100) 측으로 이동하고, 용접기(100)에 플랜지를 안착시킨다.
파이프 이동과정
작업자가 파이프를 이동시키기 위해 제어부의 스위치를 온시키면, 구동부(24)가 구동되고 그에 부속된 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 파이프 적재대(200) 측으로 이동한다.
상기 파이프 적재대(200)의 파이프(p) 상부에 협지장치(4)가 도달되면, 승강동력수단(27)의 모터(272)가 구동되고, 이에 종동되어 수직가이드(26)가 하강함으로써 그 하부에 장착된 협지장치(4)가 하강하여 파이프(p)에 근접된다.
이후, 유압에 의해 파이프척(42)이 파이프(p)를 협지한 후 승강동력수단(27)의 모터(272)가 역구동하여 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 상승하게 되고, 협지된 파이프(p)도 상승된다.
이후, 아암(41)의 회전장치(44)가 작동하여 90 °회전함으로써 파이프(p)가 수직상태가 된다.
즉, 모터(272)가 구동되면 베벨기어(415)의 조합에 의해 회전축(416)이 회전되며, 이에 연동되어 아암(41)이 회전되는 것이다.
이후, 수직가이드(26)의 중간에 마련된 보조척(7)이 세워진 파이프(p)의 상 부를 협지함으로써 견고하게 고정될 수 있다.
용접과정
이후, 구동부(24)의 구동에 의해 그에 부속된 수직가이드(26) 및 협지장치(4)가 용접기(100) 측으로 이동한 후 승강동력수단(27)의 구동에 의해 수직가이드(26)가 하강함으로써 협지된 파이프(p)의 단부가 플랜지에 접촉되도록 한 다음 용접작업이 수행된다.
반전과정
이렇게 일단이 용접된 파이프(p)를 반전장치(3)의 척(32)에 전달한다.
상기 파이프(p)를 전달받은 반전장치(3)는 180°회전되고 용접이 안된 단부가 하부를 향하게 된다.
타측 용접과정
이후, 다시 협지장치(4)가 반전된 파이프(p)를 전달받은 후 용접기(100)로 이동하여 용접작업을 수행한다.
완성
이렇게 양단부에 플랜지가 용접된 파이프(p)는 완성품을 거치시키는 멀티 랙(300)으로 운반하여 적재한다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 측면도,
도 4는 상기 도 3의 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템을 나타낸 측면도에서 요부 확대 도면.
도 5는 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '승강동력수단'을 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '협지장치'를 확대한 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 파이프 자동 용접 시스템에서 '협지장치'의 작동상태를 나타낸 도면으로써, 도 7은 파이프를 협지할때 상태를 나타낸 것이고, 도 8은 파이프를 협지한 채 수직되게 회전된 상태를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 이송장치 3 ; 반전장치
4 : 협지장치 22 : 이동가이드부재
24 : 구동부 26 : 수직가이드
28 : 수평가이드 32 : 척
34 : 장치대 41 : 아암
42 : 파이프척 43 : 플랜지운반부
44 : 회전장치

Claims (8)

  1. 파이프(p)의 양단부에 플랜지를 용접시키는 자동 용접 시스템에 있어서,
    상기 파이프(p)와 플랜지를 적재대(200)로부터 인출하는 협지장치(4)가 구비된 이송장치(2);
    상기 이송장치(2)에 설치되며 상기 협지장치(4)로부터 파이프(p)를 전달받아 반전시키는 반전장치(3);
    상기 이송된 파이프(p)에 부품을 용접하는 용접기(100)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이송장치(2)는,
    지면에 고정된 복수의 수직기대(20)의 상단을 연결하도록 수평으로 설치된 이동가이드부재(22);
    상기 이동가이드부재(22)에 장착되어 수평으로 횡이동되는 구동부(24);
    상기 구동부(24)에 결합되고 승강동력수단(27)에 의해 승강되며 하부에 상기 협지장치(4)가 설치된 수직가이드(26);
    상기 협지장치(4)의 후방에 수평으로 설치되어 상기 협지장치(4)의 전후이동을 가이드하는 수평가이드(28)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이동가이드부재(22)는 상면에 길이방향으로 랙기어(224)가 장착되고, 상기 랙기어(224)의 양측에 레일(241)이 형성되며,
    상기 구동부(24)는, 상기 레일(241)에 결합되는 레일홈부재(242)가 하부에 설치된 베이스(243)와, 상기 베이스(243)에 장착되며 상기 랙기어(224)에 치합되는 피니언기어(245)를 갖는 제1모터(244)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 승강동력수단(27)은,
    상기 수직가이드(26)의 상단 및 하단에 양단부가 고정된 타이밍벨트(271);
    상기 타이밍벨트(271)와 결합되는 풀리(275)를 갖는 모터(272);
    상기 풀리(275)가 축설되는 브라켓(273);
    상기 브라켓(273)에 결합되며 풀리(275)에 권취된 타이밍벨트(271)의 양측을 지지하는 롤러(274)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 협지장치(4)는,
    상기 수직가이드(26)의 하부에 결합된 아암케이스(412)와, 상기 아암케이스(412)의 하부에 결합되며, 회전축(416)에 의해 회전가능하게 결합되는 아암브래킷(417)으로 구성된 아암(41);
    상기 아암(41)의 하부에 장착되어 파이프(p)를 협지하는 파이프척(42);
    상기 아암(41)의 측방에 장착되어 플랜지를 협지하는 플랜지운반부(43);
    상기 아암(41)을 회전시키는 회전장치(44)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 회전장치(44)는,
    상기 아암케이스(412)의 내부에 설치되며 모터축(414)이 하방을 향하도록 하여 설치된 모터(413);
    상기 모터축(414)과 회전축(416)에 각기 구비되어 상호 치합되는 베벨기어(415)를 포함하며,
    상기 모터(413)의 구동에 따라 회전축(416)이 회전되어 아암브래킷(417)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 플랜지운반부(43)는,
    상기 아암브래킷(417)에 연결된 브라켓(431);
    상기 브라켓(431)에 장착된 가이드부재(433); 및
    상기 가이드부재(433)에 결합되며 유압에 의해 오므려지거나 벌어지는 플랜지척(432)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 반전장치(3)는,
    상기 이동가이드부재(22)에 대향되게 설치되며 파이프(p)를 협지하는 척(32)을 갖는 장치대(34);
    상기 장치대(34)를 반전시키는 모터(36)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇장치가 구비된 파이프 자동 용접 시스템.
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