KR20140016788A - 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법 - Google Patents

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윤광희
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권순성
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Abstract

싱글 패스 또는 멀티 패스 배관 용접에 적용이 가능하여 모든 배관 맞대기 용접에 활용할 수 있는 기계식 용접선 추적 수단을 갖는 용접 장치가 개시된다. 기계식 용접선 추적 수단을 갖는 용접 장치는 매니퓰레이터가 지면에 대해 승강 가능하게 설치되는 리프트 테이블과, 상기 리프트 테이블에 설치되는 매니퓰레이터 암과, 상기 매니퓰레이터 암의 단부에 설치되어 상기 용접 토치를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동시키는 용접 위치 미세 조절부를 구비하고, 상기 용접 위치 미세 조절부는 상기 파이프에 외주면을 따라 설치되는 체인 가이드와, 상기 체인 가이드의 양측을 지지하는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러와 결합되는 가이드 롤러부 LM 블럭과, 상기 용접 토치와 결합되는 용접 토치부 LM 블럭과, 상기 가이드 롤러부 LM 블럭 및 용접 토치부 LM 블럭을 일정 거리 이격된 상태로 X축 방향으로 안내하는 스크류축 및 LM 가이드와, 상기 LM 가이드를 Y축 방향으로 슬라이딩 안내하는 Y축 슬라이더와, 상기 Y축 슬라이더를 Z축 방향으로 슬라이딩 안내하는 Z축 슬라이더를 포함한다. 따라서, 다층 용접에도 정확한 용접선의 추적이 가능하고, 구조가 간단하여 유지 보수가 용이하며, 내구성이 우수할 뿐 아니라, 노이즈로 인한 오작동의 염려가 전혀 없고, 투자 비용을 저렴하게 구성할 수 있다.

Description

파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법{MANIPULATOR FOR WELDING PIPE AND METHOD FOR WELDING USING THE SAME}
본 발명은 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조선, 해양 분야에 있어서 소형 파이프에서부터 대형 파이프까지 용접을 수행하기 위한 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법에 관한 것이다.
근래에는, 조선, 해양 분야에 있어서 상선보다 해양 쪽의 수주가 활발해지면서 해양 구조물, 해양 플랜트 등의 다양한 선종이 개발되고 있다. 이에 따라, 해양 구조물에 적용되는 파이프 설비가 증가되고 있으며, 소형 파이프에서부터 대형 파이프에 이르기까지 다양한 해양 구조물에 사용되는 등 파이프의 사용성이 점차 커지고 있는 실정이다.
이와 같이, 해양 구조물에 적용되는 파이프가 대형화되어 감에 따라 파이프의 용접 방법과 용접 효율성 측면에서 여러 과제가 떠오르고 있으며, 더욱 효율적이고 사용이 용이한 형태의 용접 장치가 요구되고 있다.
종래의 파이프 용접장치는 선 출원된 대한민국 등록특허 10-0858894호 및 대한민국 등록특허 10-1067998호에 게시된 바 있다. 통상적인 종래의 파이프 용접장치는 용접 심추적 센서, 레이저 센서 등을 구비하여 완전 자동에 가깝게 구현되고 있다. 즉, 소형 파이프에 있어서 파이프를 척에 고정하여 회전시키면서 용접이 수행된다. 아울러, 파이프에 설치한 레일을 따라 로봇이 이동하면서 용접이 수행되는 방식을 채택하기도 한다.
하지만, 종래의 파이프 용접장치는 구조가 복잡하여 설치가 용이하지 않고 사용이 어려운 문제점이 있었으며, 용접에 필요한 플럭스통, 와이어 컨트롤 및 와이어 등의 구성을 하나의 구조물에 올려 사용함에 따라 그 중량이 무거워 용접 토치의 핸들링이 용이하지 않았다. 이로 인해, 용접 토치가 용접심을 따라가는데 적합하지 않았다.
즉, 종래에는 배관 용접 시 용접선을 추적하기 위해 LVS(Laser Vision Sensor) 또는 프루브 접촉식 센서와, 심추적 컨트롤러, 토치 조절 슬라이드, 전원 공급 장치 등을 이용해 용접선을 인식해 추적하는 방식을 사용하였다.
하지만, 종래의 용접 장치는 싱글 패스 용접만 적용 가능하여 배관 맞대기 용접에 사실상 적용이 불가능하고, 다층 용접 시 용접선 추적이 불가능하거나 추적 성능이 매우 떨어지며, 구조가 복잡하여 유지 보수가 어려울 뿐 아니라, 내구성이 낮은 문제점이 있었다. 아울러, 고주파 노이즈에 민감하여 오작동의 확률이 높고 전반적인 장치 투자 비용이 높다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0858894호(2008.09.10) 대한민국 등록특허 10-1067998호(2011.09.20)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 핸들링이 용이함과 아울러 간단한 구성으로도 용접 토치의 안정된 구동을 확보하여 용접 품질을 향상시킬 수 있는 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 싱글 패스 또는 멀티 패스 배관 용접에 적용이 가능하여 모든 배관 맞대기 용접에 활용할 수 있는 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 파이프를 회전시키는 회전 수단과, 상기 회전 수단에 인접하게 배치되는 베이스와, 상기 베이스에 적어도 일 축으로 이동 가능하게 설치되어 상기 파이프에 용접을 수행하는 용접 토치를 구비하는 것으로서, 일 측에 상기 용접 토치가 장착되는 수평부와, 상기 수평부를 베이스에 대해 수직 방향으로 이동 안내하는 수직 가이드부를 포함하고, 상기 파이프의 외경면에 연결링이 설치되며, 상기 수평부에는 상기 용접 토치와 일정 거리 이격되게 가이드부가 구비되고, 파이프의 회전 시 가이드부는 연결링을 따라 안내되어 용접 토치와 일정 거리 유지된다.
한편, 본 발명에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 방법은 상부 승강보 측에 연결된 가이드부를 파이프에 연결된 연결링 측으로 하강시키는 단계와, 상기 가이드부가 파이프에 접촉되어 상기 연결링에 구속되는 단계와, 상기 가이드부가 연결링에 구속된 후, 상기 상부 승강보의 하강을 정지하여 상기 상부 승강보의 하부에 슬리브 핀으로 연결된 하부 승강보에 대해 상기 상부 승강보의 전방이 상승함에 따라, 상기 가이드부의 자체 하중으로 상기 연결링을 가압하는 단계와, 터닝 롤러의 회전에 의해 상기 파이프가 회전되면서 상기 가이드부와 일정 거리 이격되게 상기 상부 승강보 측에 연결된 용접 토치가 상기 파이프에 용접을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법은 오직 기계식으로 용접 심을 추적하여 사용이 편리하고, 안정된 내구성을 가지며, 작업 공정이 간단한 장점이 있다. 아울러, 대형 파이프의 용접에도 효과적으로 적용할 수 있으며, 용접 라인을 맞추고 작업자의 부주의에 의한 불량률을 간단한 장치의 구성으로 해결할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
또한, 용접 토치의 핸들링이 용이하고 구동 반응성 및 정확성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 하중 감소에 따른 구동 반력이 감소하여 여러 면에서 이점을 가질 수 있다. 아울러, 파이프의 이동하는 경우에도 가이드부가 연결링에 결합되어 용접 토치는 항시 일정한 간격으로 이동한다. 아울러, 장치 제작비용이 저렴하고, 기계식 장치로서 작업자가 용이하게 사용 가능하며, 외부 동력을 사용하지 않아 에너지 절약적인 측면에서도 유리하다.
또한, 다층 용접에도 정확한 용접선의 추적이 가능하고, 구조가 간단하여 유지 보수가 용이하며, 내구성이 우수할 뿐 아니라, 노이즈로 인한 오작동의 염려가 전혀 없고, 투자 비용을 저렴하게 구성할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드부를 확대 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 승강보 및 하부 승강보를 확대 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 일부분을 확대 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 평면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터를 도시한 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 위치 미세 조절부를 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 위치 미세 조절부를 도시한 정면도이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터를 FCAW 또는 GMAW 용접에 적용한 예를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드부를 확대 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 승강보 및 하부 승강보를 확대 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 일부분을 확대 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 평면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 파이프(110)를 회전시키는 회전 수단과, 상기 회전 수단에 인접하게 배치되는 베이스(140)와, 상기 베이스(140)에 적어도 일 축으로 이동 가능하게 설치되어 상기 파이프(110)에 용접을 수행하는 용접 토치(80)를 구비하며, 일 측에 상기 용접 토치(80)가 장착되는 수평부와, 상기 수평부를 베이스(140)에 대해 수직 방향으로 이동 안내하는 수직 가이드부를 포함한다. 상기 회전 수단은 터닝 롤러(120)로 구성된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 터닝 롤러(120)와, 베이스(140)와, 리니어 모션 가이드부(50)와, 용접 토치(80)와, 하부 승강보(61) 및 상부 상강보(62)를 포함하여 이루어진다.
터닝 롤러(120)는 프레임(130)에 회전 가능하게 다수개로 구비되는 것으로서, 파이프(110)를 회전 가능하게 지지한다. 베이스(140)는 상기 터닝롤러(120)에 인접하게 배치되며, 하부에 지면 또는 레일에 대해 이동 가능하도록 다수의 바퀴(150)가 설치될 수 있다. 리니어 모션 가이드부(50)는 상기 베이스(140)에 수직 방향으로 형성되는 것으로서, 베이스(140)의 상부에 설치된 터닝부(10)를 통해 연결되어 수평 방향으로 회전 가능하다.
용접 토치(80)는 상기 베이스(140)에 적어도 일 축으로 이동 가능하게 설치되는 것으로서, 본 실시 예에서는 X축, Y축 및 Z축 방향으로 자유도를 갖고 구동 가능하게 구현된다. 용접 토치(80)는 상기 파이프(110)에 용접을 수행한다. 용접 토치(80)는 4절 링크(60)에 설치되며, 4절 링크(60)의 단부에는 용접 토치(80)를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 각각 구동시키기 위한 X축 구동부(161), Y축 구동부(163) 및 Z축 구동부(162)가 구비된다.
하부 승강보(61)는 상기 리니어 모션 가이드부(50)에 연결되어 수직 방향, 즉, 상하 방향으로 승강된다. 하부 승강보(61)에는 플럭스 통(70), 와이어 컨트롤러(40) 등의 각종 컨트롤 박스 등이 설치된다.
상부 승강보(62)는 상기 하부 승강보(61)의 상부에 배치되고, 상기 리니어 모션 가이드부(50)에 연결되어 승강된다. 아울러, 상부 승강보(62)에는 용접 토치(80)가 결합된다. 즉, 상부 승강보(62)의 일 측에 4절 링크(60)가 설치되며, 용접 토치(80) 및 후술할 가이드부(90)는 4절 링크(60)에 연결되어 상부 승강보(62)에 의해 리니어 모션 가이드부(50)에 대해 일체로 승강 및 수평 회전된다.
또한, 상기 파이프(110)의 외경면에는 연결링(100)이 설치된다. 연결링(100)은 가이드부(90)를 안내하는 것으로서, 체인의 형태로 구현될 수 있다. 아울러, 상기 상부 승강보(62)의 단부에 구비되는 4절 링크(60)에는 상기 용접 토치(80)와 일정 거리 이격되게 가이드부(90)가 설치된다. 가이드부(90)는 파이프(110)의 회전 시 상기 연결링(100)을 따라 안내되어, 용접 토치(80)와 일정 거리 유지된다.
아울러, 상기 상부 승강보(62)는 와이어 윈치(20)에 연결된 와이어(52)에 연결되어, 하부 승강보(61)와 별도로 구동된다. 또한, 상기 상부 승강보(62)와 하부 승강보(61)는 용접 토치(80)의 반대측 단부에 슬리브 핀(30)으로 연결된다. 그리고, 상기 리니어 모션 가이드부(50)에 대해 상기 상부 승강보(62)가 수평 회전 가능하도록 회전부(92)가 구비된다.
즉, 와이어 윈치(20)로부터 권선된 와이어(52)는 리니어 모션 가이드(50)의 상부에 형성된 베어링(53)을 통해 상부 승강보(62)에 고정된다. 이 경우, 리니어 모션 가이드(50)를 따라 슬라이딩 가능한 리니어 블록(51)에는 상부 승강보(62) 및 하부 승강보(61)가 설치되어 있다. 그리고, 슬리브 핀(30)은 상부 승강보(62)와 하부 승강보(61)를 서로 구속한다.
이후, 이와 같이 구성되는 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 상부 승강보(62) 측에 연결된 가이드부(90)를 파이프(110)에 연결된 연결링(100) 측으로 하강시킨다. 이후에, 상기 가이드부(90)가 파이프(110)에 접촉되어 연결링(100)에 구속된다. 상기 가이드부(90)가 연결링(100)에 구속된 후, 상부 승강보(62)의 하강을 정지하여 상부 승강보(62)의 하부에 슬리브 핀(30)으로 연결된 하부 승강보(61)에 대해 상부 승강보(62)의 전방이 상승한다.
이 경우, 상부 승강보(62)와 하부 승강보(61)는 서로 슬리브 핀(30)으로 연결되어 있어 완전히 분리되지 않는다. 결국, 상기 가이드부(90)의 자체 하중으로 연결링(100)을 가압하게 됨에 따라, 중력에 의해 가이드부(90)가 눌려서 연결링(100)으로부터 이탈되지 않고 고정된다.
이후에, 터닝 롤러(120)의 회전에 의해 파이프(110)가 회전되면서 상기 가이드부(90)와 일정 거리 이격되게 상부 승강보(62) 측에 연결된 용접 토치(80)가 파이프(110)에 용접을 수행하게 된다.
이 경우, 상기 터닝 롤러(120)가 정회전 또는 역회전함에 따라, 파이프(110)는 길이 방향으로 일 방향 또는 타 방향으로 이동된다. 상기 상부 승강보(62)는 리니어 모션 가이드(50)에 대해 수평 방향으로 회전하여, 용접 토치(80)가 가이드부(90)와 일정 거리를 유지하면서 파이프(110)에 용접을 수행할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 오직 기계식으로 용접 심을 추적하여 사용이 편리하고, 안정된 내구성을 가지며, 작업 공정이 간단한 장점이 있다. 아울러, 대형 파이프의 용접에도 효과적으로 적용할 수 있으며, 용접 라인을 맞추고 작업자의 부주의에 의한 불량률을 간단한 장치의 구성으로 해결할 수 있는 것이다.
또한, 하부 승강보에는 플럭스통이나 각종 컨트롤 박스 등을 탑재하고, 상부 승강보에 용접 토치 및 가이드부를 설치하여 용접 토치의 핸들링이 용이하고 구동 반응성 및 정확성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 하중 감소에 따른 구동 반력이 감소하여 여러 면에서 이점을 가질 수 있다. 아울러, 파이프의 이동하는 경우에도 가이드부가 연결링에 결합되어 용접 토치는 항시 일정한 간격으로 이동한다.
부연하면, 기존의 가이드부가 없는 구조에 비해, 본 발명은 작업자가 용접 토치가 틀어졌을 때 일일이 조절하던 번거로움을 없애는 것으로 연결링 및 가이드부를 추가하여 자동으로 조절이 가능하다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 위치 미세 조절부를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 위치 미세 조절부를 도시한 정면도이다. 본 실시 예에서는 전술한 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며 일부 구성에 대해서는 중복되는 도면 부호를 사용하기로 한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 기계식 구조로 구현되어 배관 서브머지드 아크 용접(SAW)에 적용되는 것으로서, 파이프(110)를 회전 지지하는 다수의 터닝 롤러와, 상기 터닝 롤러에 인접하게 배치되는 매니퓰레이터(300)와, 상기 매니퓰레이터(300)에 적어도 일 축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 파이프(110)에 용접을 수행하는 용접 토치(80)를 구비한다.
아울러, 상기 매니퓰레이터(300)는 지면에 대해 승강 가능하게 설치되는 리프트 테이블(210)과, 상기 리프트 테이블(210)에 설치되는 매니퓰레이터 암(220)과, 상기 매니퓰레이터 암(220)의 단부에 설치되어 상기 용접 토치(80)를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동시키는 용접 위치 미세 조절부(230)를 구비한다. 상기 매니퓰레이터(100)는 용접 토치(80)를 용접 위치로의 러프(Rough)한 포지셔닝을 수행한다.
상기 용접 위치 미세 조절부(230)는 체인 가이드(231)와, 가이드 롤러(232)와, 가이드 롤러부 LM 블럭(233)과, 용접 토치부 LM 블럭(234)과, 스크류축(235) 및 LM 가이드(236)와, Y축 슬라이더(237)와, Z축 슬라이더(238)를 포함하여 이루어진다.
체인 가이드(231)는 환형 형상으로 이루어져, 상기 파이프(110)에 외주면을 따라 설치된다. 가이드 롤러(232)는 상기 체인 가이드(231)의 양측을 지지하는 것으로서, 파이프(110)의 회전을 방해하지 않으면서 체인 가이드(231)를 지지하고 있다. 가이드 롤러부 LM 블럭(233)은 상기 가이드 롤러(232)와 결합되며, 가이드 롤러(232)는 가이드 롤러 브라켓(239)에 회전 가능하게 한 쌍이 소정 간격 이격되어 설치되고, 가이드 롤러 브라켓(239)이 가이드 롤러부 LM 블럭(233)에 결합되어 있다.
용접 토치부 LM 블럭(234)은 상기 용접 토치(80)와 결합되며, 용접 토치(80)는 토치 마운트(81)에 연결된 상태에서 상기 토치 마운트(81)가 용접 토치부 LM 블럭(234)에 결합되어 있다. 스크류축(235)에는 상기 가이드 롤러부 LM 블럭(233) 및 용접 토치부 LM 블럭(234)이 일정 거리 이격된 상태로 연결되어 있다. LM 가이드(236)는 상기 가이드 롤러부 LM 블럭(233) 및 용접 토치부 LM 블럭(234)을 X축 방향으로 슬라이딩 안내한다. 즉, 가이드 롤러부 LM 블럭(233) 및 용접 토치부 LM 블럭(234)은 스크류축(235)에 연결되어 있고, 스크류축(235)을 조절하지 않으면 가이드 롤러부 LM 블럭(233) 및 용접 토치부 LM 블럭(234)은 동일한 방향으로 동일한 변위만큼 움직이게 된다.
Y축 슬라이더(237)는 상기 LM 가이드(236)를 Y축 방향으로 슬라이딩 안내하여, 용접 토치(80)를 Y축 방향으로 직선 이동시키는 기능을 한다. Z축 슬라이더(238)는 상기 Y축 슬라이더(237)를 Z축 방향으로 슬라이딩 안내하여, 용접 토치(80)를 Z축 방향으로 직선 이동시키는 기능을 한다.
아울러, 파이프 용접용 매니퓰레이터는 베이스(140)와, 리프트 테이블 가이드(330) 및 회전축(240)을 포함한다.
베이스(140)는 상기 리프트 테이블(210)의 하부에 배치되며, 하단에 다수의 휠(150)이 설치되어 지면으로부터 구름 가능하다. 리프트 테이블 가이드(330)는 다수개가 상기 베이스(140)에 상하 방향으로 길게 연장 설치되어, 상기 리프트 테이블(210)의 승강을 안내한다. 도면 부호 250은 SAW 컨트롤러 및 와이어 휠을 도시한 것이다. 회전축(240)은 상기 리프트 테이블(210)의 상부에 배치되며, 상기 매니퓰레이터 암(220)을 리프트 테이블(210)의 수평 방향으로 회전 가능하게 지지한다. 회전축(240)은 파이프(110)를 터닝 롤러에 로딩 및 언로딩 시 매니퓰레이터 암(220)의 간섭을 피하기 위한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터를 FCAW 또는 GMAW 용접에 적용한 예를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터는 SAW 용접 뿐 아니라, FCAW 또는 GMAW 용접에도 효과적으로 적용 가능하다. 이 경우, 용접 토치(80)는 FCAW 용접 또는 GMAW 용접을 수행하여, 도면 부호 251은 FCAW 및 GMAW 용접용 와이어 피더를 나타낸다.
지금까지 본 발명에 따른 파이프 용접용 매니퓰레이터 및 이를 이용한 용접 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 터닝부 20 : 와이어 윈치
30 : 슬리브 핀 40 : 와이어 컨트롤러
50 : 리니어 모션 가이드 60 : 4절 링크
61 : 하부 승강보 62 : 상부 승강보
70 : 플럭스통 80 : 용접 토치
90 : 가이드부 100 : 연결링
110 : 파이프 120 : 터닝 롤러
130 : 프레임 140 : 베이스
210 : 리프트 테이블 220 : 매니퓰레이터 암
230 : 용접 위치 미세 조절부 231 : 체인 가이드
232 : 가이드 롤러 233 : 가이드 롤러부 LM 블럭
234 : 용접 토치부 LM 블럭 235 : 스크류축
236 : LM 가이드 237 : Y축 슬라이더
238 : Z축 슬라이더 239 : 가이드 롤러 브라켓
240 : 회전축

Claims (8)

  1. 파이프(110)를 회전시키는 회전 수단과, 상기 회전 수단에 인접하게 배치되는 베이스(140)와, 상기 베이스(140)에 적어도 일 축으로 이동 가능하게 설치되어 상기 파이프(110)에 용접을 수행하는 용접 토치(80)를 구비하는 파이프 용접용 매니퓰레이터에 있어서,
    일 측에 상기 용접 토치(80)가 장착되는 수평부와, 상기 수평부를 베이스(140)에 대해 수직 방향으로 이동 안내하는 수직 가이드부를 포함하고, 상기 파이프(110)의 외경면에 연결링(100)이 설치되며, 상기 수평부에는 상기 용접 토치(80)와 일정 거리 이격되게 가이드부(90)가 구비되고, 상기 파이프(110)의 회전 시 상기 가이드부(90)는 상기 연결링(100)을 따라 안내되어 상기 용접 토치(80)와 일정 거리 유지되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 매니퓰레이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스(140)에 수직 방향으로 형성되는 리니어 모션 가이드부(50);
    상기 리니어 모션 가이드부(50)에 연결되어 승강되는 하부 승강보(61); 및
    상기 하부 승강보(61)의 상부에 배치되고, 상기 리니어 모션 가이드부(50)에 연결되어 승강되며, 상기 용접 토치(80)를 결합시키는 상부 승강보(62)를 포함하며, 상기 상부 승강보(62)에는 상기 용접 토치(80)와 일정 거리 이격되게 가이드부(90)가 구비되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 매니퓰레이터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 상부 승강보(62)는 와이어 윈치(20)에 연결된 와이어(52)에 연결되어 상기 하부 승강보(61)와 별도로 구동되고, 상기 상부 승강보(62)와 하부 승강보(61)는 상기 용접 토치(80)의 반대측 단부에 슬리브 핀(30)으로 연결되며, 상기 상부 승강보(62)는 상기 가이드부(90) 및 용접 토치(80)를 고정하는 4절링크(60)를 구비하고, 상기 리니어 모션 가이드부(50)에 대해 상기 상부 승강보(62)가 수평 회전 가능하도록 회전부(92)가 구비되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 매니퓰레이터.
  4. 제1 항에 있어서,
    지면에 대해 승강 가능하게 설치되는 리프트 테이블(210)과, 상기 리프트 테이블(210)에 설치되는 매니퓰레이터 암(220)과, 상기 매니퓰레이터 암(220)의 단부에 설치되어 상기 용접 토치(80)를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동시키는 용접 위치 미세 조절부(230)를 구비하고;
    상기 용접 위치 미세 조절부(230)는 상기 파이프(110)에 외주면을 따라 설치되는 체인 가이드(231)와, 상기 체인 가이드(231)의 양측을 지지하는 가이드 롤러(232)와, 상기 가이드 롤러(232)와 결합되는 가이드 롤러부 LM 블럭(233)과, 상기 용접 토치(80)와 결합되는 용접 토치부 LM 블럭(234)과, 상기 가이드 롤러부 LM 블럭(233) 및 용접 토치부 LM 블럭(234)을 일정 거리 이격된 상태로 X축 방향으로 안내하는 스크류축(235) 및 LM 가이드(236)와, 상기 LM 가이드(236)를 Y축 방향으로 슬라이딩 안내하는 Y축 슬라이더(237)와, 상기 Y축 슬라이더(237)를 Z축 방향으로 슬라이딩 안내하는 Z축 슬라이더(238)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 용접선 추적 수단을 갖는 용접 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 리프트 테이블(210)의 하부에 배치되며 다수의 휠(150)이 설치되어 지면으로부터 구름 가능한 베이스(140)와, 상기 베이스(140)에 상하 방향으로 연장 설치되어 상기 리프트 테이블(210)의 승강을 안내하는 적어도 하나의 리프트 테이블 가이드(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 용접선 추적 수단을 갖는 용접 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 리프트 테이블(210)의 상부에는 상기 매니퓰레이터 암(220)을 상기 리프트 테이블(210)의 수평 방향으로 회전 가능하게 지지하는 매니퓰레이터 회전축(240)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 용접선 추적 수단을 갖는 용접 장치.
  7. 용접용 매니퓰레이터를 이용한 장치의 용접 방법에 있어서,
    상부 승강보(62) 측에 연결된 가이드부(90)를 파이프(110)에 연결된 연결링(100) 측으로 하강시키는 단계;
    상기 가이드부(90)가 파이프(110)에 접촉되어 상기 연결링(100)에 구속되는 단계;
    상기 가이드부(90)가 연결링(100)에 구속된 후, 상기 상부 승강보(62)의 하강을 정지하여 상기 상부 승강보(62)의 하부에 슬리브 핀(30)으로 연결된 하부 승강보(61)에 대해 상기 상부 승강보(62)의 전방이 상승함에 따라, 상기 가이드부(90)의 자체 하중으로 상기 연결링(100)을 가압하는 단계;
    터닝 롤러(120)의 회전에 의해 상기 파이프(110)가 회전되면서 상기 가이드부(90)와 일정 거리 이격되게 상기 상부 승강보(62) 측에 연결된 용접 토치(80)가 상기 파이프(110)에 용접을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 터닝 롤러(120)가 정회전 또는 역회전함에 따라 상기 파이프(110)는 길이 방향으로 일 방향 또는 타 방향으로 이동되고, 상기 상부 승강보(62)는 리니어 모션 가이드(50)에 대해 수평 방향으로 회전하여 상기 용접 토치(80)가 가이드부(90)와 일정 거리를 유지하면서 파이프(110)에 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 매니퓰레이터의 용접 방법.
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