KR20190019333A

KR20190019333A - 배관 용접부 그라인딩 장치

Info

Publication number: KR20190019333A
Application number: KR1020170104083A
Authority: KR
Inventors: 박진규; 김동열
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-27

Abstract

본 발명은 배관의 원주방향으로 형성되는 용접비드를 그라인딩하는 장치에 있어서: 배관의 용접비드를 중심으로 일측과 타측의 대향된 위치에 설치되는 홀딩레일(20); 상기 홀딩레일(20)의 사이에 주행휠(31)을 개재하여 장착되고, 용접비드를 연삭하는 그라인더(35)를 구비하는 주행체(30); 및 상기 주행체(30)에 의한 수행과 사상 작업을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 배관의 원주방향 용접비드를 따라 안정적으로 주행하는 구조를 기반으로 요동을 배제하여 그라인딩의 작업성을 향상하는 동시에 용접부 초음파 검사와 관련되는 공수를 절감하는 효과가 있다.

Description

배관 용접부 그라인딩 장치 {Grinding apparatus for pipe weld portion}

본 발명은 배관 용접부 그라인딩 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배관의 원주방향으로 주행하면서 용접비드를 배관과 같이 평평해지도록 사상작업을 수행하는 배관 용접부 그라인딩 장치에 관한 것이다.

배관의 용접부는 UT(초음파검사) 및 PAUT(위상배열 UT)를 시행하여 결함을 검출한다. 용접비드부는 표면이 볼록하고 매끄럽지 않아 초음파 입사시 난반사가 일어나 결함검출이 어려우며, SUS 등과 같이 조직이 조밀한 재질의 배관의 경우 초음파를 직사로 입사시켜야 하므로 용접비드부 사상이 필요하다. 이는 돌출된 용접비드가 배관표면과 일치되도록 그라인딩하는 공정으로 처리된다.

기존에는 작업자가 그라인더로 임의적으로 용접비드 사상작업을 진행하여 작업 시간도 오래 걸리면서 정밀하게 사상되지 않으며, 배관 표면보다 깊이 사상되어 재 용접 후 재 사상작업을 하는 사례가 많아 용접부 검사 지연으로 인한 전체 공정의 지연이 유발되기도 한다.

용접비드의 그라인딩과 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1420931호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1363511호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 직선 또는 곡선의 용접 비드를 따라 이동하면서 연삭된 칩을 수거하는 전면 주행부와; 주행하기 위한 방향 조절과 용접 비드의 절삭높이를 조절하기 위한 후면 주행부; 및 전면 주행부와 후면 주행부의 사이에 설치되어 벨트 그라인더의 회전으로 용접 비드를 연삭하는 연삭 모듈부를; 포함한다.

그러나, 이는 곡선의 용접 비드에 대한 연삭을 기대하지만 배관의 용접비드에 대한 그라인딩으로 적용하기 곤란하다.

선행문헌 2는 배관의 원주 방향을 따라 이동하는 로봇 본체, 배관을 둘러싸는 형태로 배치되고 로봇 본체의 이동을 안내하는 가이드 부재, 로봇 본체에 걸린 가이드 부재의 장력을 조절하는 장력 조절부, 배관의 길이 및 직경 방향으로 위치 조절하는 위치 조절부, 및 배관의 용접부를 향하여 위치 조절부에 장착되는 그라인딩 공구를 포함한다.

그러나, 이는 그리인딩 공구가 위치 조절부의 일측에 외팔보 형태로 부착되므로 원주 방향으로 이동하는 동안 처짐 현상에 기인하여 연삭 두께의 차이가 발생할 우려가 크다.

한국 등록특허공보 제1420931호 "용접부의 비드 연삭용 벨트 연삭기" (공개일자 : 2014.05.20.) 한국 등록특허공보 제1363511호 "배관 용접부의 그라인딩 장치" (공개일자 : 2013.12.23.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 레일과 주행휠을 기반으로 구성되어 배관의 원주방향 용접비드를 따라 주행하면서 배관과 같은 높이로 평평해지도록 사상작업을 수행하기 위한 배관 용접부 그라인딩 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배관 상에 레일과 주행휠의 장착이 간편하면서 주행 안정성이 높아 그라인딩 과정의 요동을 방지하는 배관 용접부 그라인딩 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배관의 원주방향으로 형성되는 용접비드를 그라인딩하는 장치에 있어서: 배관의 용접비드를 중심으로 일측과 타측의 대향된 위치에 설치되는 홀딩레일; 상기 홀딩레일의 사이에 주행휠을 개재하여 장착되고, 용접비드를 연삭하는 그라인더를 구비하는 주행체; 및 상기 주행체에 의한 수행과 사상 작업을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 홀딩레일은 홀더 상에 구비된 안내링과 매그스위치로 배관 상에서 착탈되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 홀딩레일은 홀더에 인접하여 주행휠의 경로를 유지하도록 보조레일을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 주행체는 벨트샌드페이퍼 방식의 그라인더를 가압하도록 보조롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 그라인더와 보조롤러는 실린더, 피스톤, 스프링, 조절레버에 의하여 탄성적으로 상하운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 그라인더와 용접비드의 거리에 대응하여 주행휠과 그라인더의 속도를 변동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 홀딩레일의 이완이나 절단을 감지하면 주행휠과 그라인더를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 배관의 원주방향 용접비드를 따라 안정적으로 주행하는 구조를 기반으로 요동을 배제하여 그라인딩의 작업성을 향상하는 동시에 용접부 초음파 검사와 관련되는 공수를 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 작업 상태로 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 장치에 대한 주요부를 확대하여 나타내는 모식도
도 3은 도 1의 장치에서 홀딩레일의 작동을 나타내는 모식도
도 4는 도 2의 측면에서 주요부를 확대하여 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 배관의 원주방향으로 형성되는 용접비드를 그라인딩하는 장치에 관하여 제안한다. 동일한 규격으로 인접한 배관(10)의 맞대기 용접 후에 용접비드(15)에 대한 비파괴 UT 및 PAUT를 위한 사상 작업을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 한정된 공간을 지닌 선박에서 비교적 직경이 큰 배관(10)에 대한 적용성이 높지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명에 따르면 홀딩레일(20)이 배관의 용접비드를 중심으로 일측과 타측의 대향된 위치에 설치된다. 도 4 및 도 5에서 한 쌍의 홀딩레일(20)이 용접비드(15)의 좌우측으로 대향하게 배치된 상태를 예시한다. 홀딩레일(20)은 후술하는 주행체(30)가 배관의 원주방향으로 정립과 도립을 거쳐 360˚ 범위로 주행하도록 지지한다. 홀딩레일(20)의 재질은 강도, 내마모성, 유연성을 지니면서 연신률이 낮은 금속, 수지, 또는 그 복합재를 사용한다. 홀딩레일(20)의 일면에는 주행휠(31)과 맞물리는 요철(치형)을 구비한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 홀딩레일(20)은 홀더(21) 상에 구비된 안내링(22)과 매그스위치(26)로 배관 상에서 착탈되는 것을 특징으로 한다. 도 3에서 홀더(21)가 홀딩레일(20)의 일단을 지지하고 타단을 안내링(22)으로 통과시키는 상태를 예시한다. 안내링(22)을 통과한 홀딩레일(20)의 타단은 배관의 크기에 대응하여 조임이 가능하며, 자력의 온오프가 가능한 매그스위치(26)를 개재하여 조임력을 단속한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 홀딩레일(20)은 홀더(21)에 인접하여 주행휠(31)의 경로를 유지하도록 보조레일(24)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 홀딩레일(20)이 배관을 감싸더라도 홀더(21)에 인접한 구간에서 주행휠(31)과 맞물리는 치형이 부재하다. 보조레일(24)은 홀딩레일(20)의 일측에 일체로 고정되고 타측에 긴밀하게 접촉되어 주행용 치형을 완성한다.

또한, 본 발명에 따르면 용접비드를 연삭하는 그라인더(35)를 구비하는 주행체(30)가 상기 홀딩레일(20)의 사이에 주행휠(31)을 개재하여 장착된다. 주행휠(31)은 홀딩레일(20)과 맞물리는 치형을 구비하며, 주행체(30)의 전후방으로 각각 2개씩 측면에서 돌출된 상태로 설치된다. 주행체(30)의 저면 중앙에는 그라인더(35)가 설치된다. 그라인더(35)의 양측 주행휠(31)의 중앙에 배치되므로 흔들림이 적은 안정적인 연삭이 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 주행체(30)는 벨트샌드페이퍼 방식의 그라인더(35)를 가압하도록 보조롤러(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 벨트샌드페이퍼 방식을 적용하면 곡면 상의 용접비드(15)를 넓은 영역으로 접촉한 상태에서 연삭하기 유리하다. 도 2 및 도 4에서 그라인더(35)가 전방 및 후방의 지지대(36)를 개재하여 회전 가능하게 설치된 상태를 예시한다. 다만 그라인더(35)의 접촉 영역이 길어질수록 접촉 압력의 불균형이 유발되므로 다수의 보조롤러(45)를 이용하여 접촉 압력의 밸런스를 유지한다.

이때, 상기 그라인더(35)와 보조롤러(45)는 실린더(41), 피스톤(42), 스프링(43), 조절레버(48)에 의하여 탄성적으로 상하운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다. 도 2의 확대도를 참조하면 실린더(41)의 내부에 피스톤(42)과 스프링(43)이 장착되고, 피스톤(42)의 하단에 보조롤러(45)가 회전 가능하게 지지된다. 실린더(41)의 상측으로 조절레버(48)가 설치되어 실린더(41) 및 보조롤러(45)의 상하운동을 유발한다. 그라인더(35)를 지지하는 지지대(36)의 구성도 이와 동일한 방식을 적용하는 것이 좋다.

이때, 조절레버(48)는 도 2의 48′와 같은 회전식에 한정되지 않고 나선식 또는 전동식을 적용할 수 있다. 조절레버(48)에 전동식을 적용하면 후술하는 제어기(52)에 의한 자동적 조절이 가능하다.

한편, 도 4를 참조하면 주행휠(31)을 구동하는 주행모터(32)와 그라인더(35)를 구동하는 사상모터(37)가 반대측으로 이격되어 주행체(30)의 주행 및 사상 작업 시 균형을 이루도록 설치된다.

또한, 본 발명에 따르면 제어수단이 상기 주행체(30)에 의한 수행과 사상 작업을 제어한다. 제어수단은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 구비한 제어기(52)를 기반으로 한다. 제어기(52)의 출력인터페이스에는 주행모터(32), 사상모터(37) 등이 연결된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 그라인더(35)와 용접비드의 거리에 대응하여 주행휠(31)과 그라인더(35)의 속도를 변동하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 그라인더(35) 또는 지지대(36)의 저면에 거리검출기(54)가 설치된 상태를 예시한다. 거리검출기(54)는 레이저센서, 초음파센서 등을 사용하며 제어기(52)의 입력인터페이스에 연결한다. 작동의 일예로서, 도 5(a)와 같이 그라인더(35)가 용접비드(15)의 상측을 연삭할 때에는 주행 속도를 낮추면서 사상 속도를 높이고, 도 5(b)와 같이 그라인더(35)가 배관(10)에 근접하면 주행 속도를 높이면서 사상 속도는 낮춘다.

이때, 본 발명의 장치는 작업상황에 따라 제어기(52)에 의해 주행체(30)의 주행방향을 전진 또는 후진으로 변동할 수 있으며 그라인더(35)도 회전방향을 정ㆍ역으로 변환하도록 적용이 가능하다

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 홀딩레일(20)의 이완이나 절단을 감지하면 주행휠(31)과 그라인더(35)를 정지시키는 것을 특징으로 한다. 도 3을 참조하면 홀더(21) 상에서 홀딩레일(20)의 일단에 장력검출기(56)가 설치된다. 장력검출기(56)는 압력센서, 스트레인게이지 등을 사용하며, 제어기(52)의 입력인터페이스에 연결한다. 홀딩레일(20)이 이완되거나 절단되면 주행휠(31)의 주행과 사상 작업에 에러가 발생하여 과부하 등에 의한 손상을 유발한다. 제어기(52)는 장력검출기(56)의 신호에 의거하여 모든 작동을 정지하고 경보를 발생한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 배관 15: 용접비드
20: 홀딩레일 21: 홀더
22: 안내링 24: 보조레일
26: 매그스위치 30: 주행체
31: 주행휠 32: 주행모터
35: 그라인더 36: 지지대
37: 사상모터 41: 실린더
42: 피스톤 43: 스프링
45: 보조롤러 48: 조절레버
52: 제어기 54: 거리검출기
56: 장력검출기

Claims

배관의 원주방향으로 형성되는 용접비드를 그라인딩하는 장치에 있어서:
배관의 용접비드를 중심으로 일측과 타측의 대향된 위치에 설치되는 홀딩레일(20);
상기 홀딩레일(20)의 사이에 주행휠(31)을 개재하여 장착되고, 용접비드를 연삭하는 그라인더(35)를 구비하는 주행체(30); 및
상기 주행체(30)에 의한 수행과 사상 작업을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀딩레일(20)은 홀더(21) 상에 구비된 안내링(22)과 매그스위치(26)로 배관 상에서 착탈되는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀딩레일(20)은 홀더(21)에 인접하여 주행휠(31)의 경로를 유지하도록 보조레일(24)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주행체(30)는 벨트샌드페이퍼 방식의 그라인더(35)를 가압하도록 보조롤러(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 그라인더(35)와 보조롤러(45)는 실린더(41), 피스톤(42), 스프링(43), 조절레버(48)에 의하여 탄성적으로 상하운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어수단은 그라인더(35)와 용접비드의 거리에 대응하여 주행휠(31)과 그라인더(35)의 속도를 변동하는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어수단은 홀딩레일(20)의 이완이나 절단을 감지하면 주행휠(31)과 그라인더(35)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 배관 용접부 그라인딩 장치.