KR20200020433A - 오비탈 파이프 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형관의 둘레를 따라 360도 회전하면서 정밀하게 자동 용접을 수행할 수 있는 오비탈 파이프 용접장치로서, 배관에 설치 또는 분리될 수 있도록, 배관의 둘레를 따라 이격되고 상기 배관의 중심을 향하여 경사지게 배치된 복수개의 패드를 구비하고, 상기 패드의 상호간의 간격을 상기 배관의 사이즈에 대응하게 가변적으로 조정 가능한 클램프모듈; 상기 클램프모듈에 의해 지지되는 궤도하우징에 상기 배관을 수용하기 위한 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 기준으로 상기 궤도하우징에 마련된 복수개의 기어로 로터를 회전시키는 궤도모듈; 상기 로터에 탑재된 회전프레임에 상기 개구부에 대응하는 개방부를 형성하고, 상기 개방부를 기준으로 상기 회전프레임에 마련된 복수개의 선형구동장치로 용접헤드를 이동시키는 용접모듈; 및 상기 용접헤드 쪽으로 용접와이어를 공급하도록 회전프레임에 탑재되어 있는 피더모듈;을 포함할 수 있다.

Description

오비탈 파이프 용접장치{ORBITAL PIPE WELDING APPARATUS}

본 발명은 파이프, 금속 튜브, 소형관 등의 선박용 배관을 서로 맞대어 용접하는 오비탈 파이프 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 각종 재질의 구조물, 부착물, 조립물 등이 어우러져 장시간 해양이나 바다, 호수, 강 등에서 사용되도록 건조되고 있다.

선박의 선체(hull) 또는 선박 내부에는 배관용 탄소강 강관, 압력 배관용 탄소강 강관, 배관용 오오스테나이트 스테인레스 강관, 수도용 아연도금 강관, 배관용 이음매 없는 니켈 크롬철합금관, 저온 또는 고온 배관용 강관 및 배관부재 등이 설치된다.

이런 배관을 직경 별로 살펴볼 때, 조선소에서 용접에 의해 연결되는 배관에는 2 내지 4인치 소구경의 소형관으로부터 300㎜ 이상 대구경 혹은 최대 64인치(약 1.6m)와 초대구경과 같이 다양한 사이즈가 있다.

특히, 소형관은 설치 길이도 대구경에 비해 상대적으로 길게 설치되어 있을 수 있고, 휨변형도 상대적으로 심하여, 기존의 자동 용접 장치의 적용이 매우 어려운 배관일 수 있다.

또한 소형관은 맞대기 용접시 파이프의 진원도 오차로 인하여, 용접 위치의 조정이 매우 힘들어서, 대부분 수동으로 용접을 하고 있으므로, 용접자의 경험 및 스킬에 따라 용접결합 발생이라는 문제점이 있을 수 있다.

또한, 선박용 배관이 기존의 선체 블럭에 설치되어 있는 상태에서 새로운 소형관 또는 배관 부재를 용접하려는 경우, 오비탈 구조의 용접 장치가 소형관의 둘레를 따라 정밀하게 이동하는 기술은 매우 고난도의 기술일 수 있다.

일반적인 오비탈 구조의 용접 장치는 아크 용접의 특수한 형태 중 하나로서, 배관같이 고정된 작업대상물에 대하여 360도 연속적 및 기계적으로 회전하면서 용접을 수행한다.

그러나, 종래 기술의 오비탈 구조의 용접 장치는 대형관에 적합한 가이드레일을 구비하고 있으며, 이러한 가이드레일을 따라 이동하는 용접대차의 정밀도가 가이드레일의 상황에 따라 영향을 받을 수 있는 단점을 가지고 있다.

종래 기술의 오비탈 구조의 용접 장치를 소형관에 적용할 때 링 형태의 가이드레일을 소형관의 진원에 맞춰 설치하는 것이 매우 어려우므로, 운반이 용이하고, 탈부착이 용이하면서도 서로 맞대어진 소형관의 둘레를 따라 자동 용접할 수 있는 수단이 시급히 요구되고 있는 상황이다.

본 발명에서는 개구부를 갖는 궤도모듈과 클램프모듈을 통해 용이하게 서로 다른 직경의 소형관에 탈착 또는 부착시킬 수 있고, 손잡이를 구비하여 운반 및 설치가 용이하며, 클램프모듈에 의해 지지된 궤도모듈을 기반으로 용접모듈 및 피더모듈이 소형관의 둘레를 따라 360도 회전하면서 정밀하게 자동 용접을 수행할 수 있는 오비탈 파이프 용접장치를 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 배관에 설치 또는 분리될 수 있도록, 배관의 둘레를 따라 이격되고 상기 배관의 중심을 향하여 경사지게 배치된 복수개의 패드를 구비하고, 상기 패드의 상호간의 간격을 상기 배관의 사이즈에 대응하게 가변적으로 조정 가능한 클램프모듈; 상기 클램프모듈에 의해 지지되는 궤도하우징에 상기 배관을 수용하기 위한 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 기준으로 상기 궤도하우징에 마련된 복수개의 기어로 로터를 회전시키는 궤도모듈; 상기 로터에 탑재된 회전프레임에 상기 개구부에 대응하는 개방부를 형성하고, 상기 개방부를 기준으로 상기 회전프레임에 마련된 복수개의 선형구동장치로 용접헤드를 이동시키는 용접모듈; 및 상기 용접헤드 쪽으로 용접와이어를 공급하도록 회전프레임에 탑재되어 있는 피더모듈;을 포함하는 오비탈 파이프 용접장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 궤도모듈은, 상기 개구부의 둘레를 따라 C자형 링기어 형상의 상기 로터가 회전하도록, 상기 궤도하우징의 내부에 설치되어 상기 로터의 회전을 가이드하는 트랙; 상기 트랙의 주변을 따라 이격 배치되도록 상기 궤도하우징의 내부에 형성된 복수개의 보스; 상기 보스 중 상기 배관의 직경보다 상대적으로 큰 제 1 이격 거리를 서로 유지하는 보스에 각각 회전 가능하게 지지되고, 상기 로터의 외주면의 기어와 치합된 복수개의 피동기어; 상기 보스 중 상기 제 1 이격 거리에 비해 상대적으로 작은 제 2 이격 거리를 유지하는 보스에 각각 회전 가능하게 지지되고, 상기 피동기어에 각각 치합되고, 상기 로터의 기어에 대하여 유격을 유지하는 복수개의 아이들기어; 및 상기 아이들기어에 치합되고, 상기 궤도하우징의 외부에 배치된 구동모터로부터 회전력을 전달 받아 상기 아이들기어로 전달하는 구동기어;를 포함하고, 상기 로터의 내주면에 대하여 직각을 이루는 로터 정면 테두리부가 상기 개구부를 통해 상기 용접모듈을 향하여 표출되어 있을 수 있다.

또한, 상기 용접모듈은, 상기 표출된 로터 정면 테두리부에 결합되도록, 상기 회전프레임의 개방부를 따라 형성되고 상기 궤도모듈을 향하는 방향으로 돌출된 결합돌기부; 상기 회전프레임의 우측 상부 정면에 배치된 정션박스; 상기 정션박스로부터 이격되어서 상기 회전프레임의 좌측 상부 정면에 설치된 제 1 보호박스; 및 상기 회전프레임의 테두리 외표면을 기반으로 이격 배치된 복수개의 케이블가이드브래킷;을 포함하고, 상기 결합돌기부의 돌출 높이로 인해 상기 회전프레임의 배면이 상기 궤도프레임의 정면에 대하여 작동 유격을 유지할 수 있다.

또한, 상기 케이블가이드브래킷은, 상기 회전프레임의 테두리 외표면에 결합된 T자형 확장바; 상기 확장바의 끝단에 결합되고, 상기 확장바에 대하여 직각을 이루도록 연장된 가이드바; 및 상기 가이드바의 끝단에 결합되고, 상기 가이드바의 단면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖는 디스크;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 용접모듈은, 상기 제 1 보호박스의 내부에 설치되고, 상기 제 1 보호박스의 내부로부터 외측 하향으로 연장된 이동프레임을 상기 배관의 지름 방향으로 왕복운동시키는 제 1 선형구동장치; 상기 제 1 선형구동장치와 평행을 이루도록 상기 회전프레임의 좌측 하부 정면에 설치되고, 상기 이동프레임의 왕복운동을 가이드하는 외부선형레일; 상기 이동프레임의 끝단에 결합되고, 상기 배관의 길이 방향으로 연장된 받침대; 상기 받침대에 설치되고, 상면이 개방된 제 2 보호박스; 및 상기 제 2 보호박스의 내부에 설치되고, 상기 제 2 보호박스의 상측에 배치된 상기 용접헤드를 상기 배관의 길이 방향으로 왕복운동시키는 제 2 선형구동장치;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 선형구동장치 및 상기 제 2 선형구동장치는, 왕복운동 대상물인 상기 이동프레임 또는 상기 용접헤드의 탑재 기반을 제공하는 이동블럭; 상기 이동블럭의 저면을 지지하도록 내부선형레일을 갖는 베드; 상기 이동블럭의 내부에 설치된 볼스크류블럭; 상기 볼스크류블럭에 나사결합된 볼스크류샤프트; 상기 볼스크류샤프트의 양측 끝단을 회전 가능하게 지지하도록 상기 베드에 설치된 복수개의 베어링블럭; 상기 볼스크류샤프트와 평행하게 상기 베드 위에 배치된 스텝모터; 및 상기 스텝모터의 회전샤프트와 상기 볼스크류샤프트의 풀리를 서로 연결하는 벨트;를 각각 포함할 수 있다.

또한, 상기 피더모듈은, 상기 용접헤드와의 대등한 위치를 위하여 상기 회전프레임으로부터 돌출되도록, 상기 회전프레임의 정면에 결합된 피더받침대; 상기 피더받침대에 결합되고, 용접와이어를 상기 용접헤드 쪽으로 이송하는 피더유닛; 및 상기 피더유닛의 와이어 유입구를 기준으로 상기 피더유닛의 케이싱 측면에 결합되고, 상기 용접와이어를 보관하고 있는 스풀홀더;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 클램프모듈은, 상기 패드가 각각 볼트 결합을 통해 탈부착 가능하게 결합되어 있는 복수개의 패드지지판; 상기 패드의 경사 배치에 대응하게 상기 패드지지판과 결합되고, 상기 배관을 기준으로 일측과 타측에 배치되는 복수개의 이동암; 상기 이동암 각각의 상부에 결합된 볼스크류블럭; 상기 볼스크류블럭에 나사결합되어, 정회전에 따라 상기 볼스크류블럭을 서로 가까워지게 이동시키거나, 역회전에 따라 상기 볼스크류블럭을 서로 멀어지게 이동시키도록, 좌우나사를 갖는 클램프샤프트; 상기 클램프샤프트의 끝단에 부착된 회전핸들; 상기 클램프샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링블럭; 상기 베어링블럭을 지지하는 마운트프레임; 및 상기 마운트프레임에 설치되어 상기 볼스크류블럭을 슬라이딩 가능하게 지지하는 클램프레일;을 포함하고, 상기 마운트프레임이 중량 감소를 위하여 마운트프레임의 볼트체결부 사이 위치를 기준으로 복수개의 리세스부를 구비하고, 상기 구동모터의 아래쪽 위치를 기준으로 상기 궤도모듈의 궤도하우징의 배면에 결합되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 현장에서 취급하기 쉽고 가벼운 장치로서, 2 내지 4인치 소구경의 소형관의 맞대기 용접을 신속하고 매우 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 궤도모듈의 개구부를 통해서 소형관 또는 배관의 지름 방향으로 끼우듯이 궤도모듈을 위치시킨 후 단순히 클램프모듈로 설치할 수 있으므로, 오비탈 파이프 용접장치의 설치 및 분리 시간을 단축하여 기존에 장치 설치로 인한 불편함을 개선하여 생산성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 복수개의 케이블가이드브래킷이 피더모듈 및 용접모듈로부터 상대적으로 멀리 배치되어 있어서, 용접머신으로부터 오비탈 파이프 용접장치까지 연장된 각종 용접 장치용 케이블의 꼬임을 방지하거나, 소형관의 용접을 위해 사용되는 용접와이어의 피딩 혹은 용접모듈의 용접 작동에 영향을 주지 않게 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 용접헤드가 소형관의 둘레를 따라 360도로 회전하면서, 용접헤드의 위치제어가 소형관의 지름 방향 및 길이 방향을 따라 이루어져서 정밀한 용접을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 용접모듈의 회전프레임이 궤도모듈의 링기어 형태의 로터에 탑재될 수 있는 구조로서, 다른 치수 조건 및 장치 규격에 따라 선택적으로 용접모듈을 궤도모듈에 탑재시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 모듈 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 궤도모듈의 내부를 보인 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 궤도모듈의 작동 관계를 설명하기 위하여 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 2에 도시된 용접모듈의 분리 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 선형구동장치의 사시도이다.
도 12는 도 2에 도시된 피더모듈의 피더유닛의 내부를 보인 사시도이다.
도 13은 도 2에 도시된 피더모듈의 스풀홀더의 분해 사시도이다.
도 14는 도 2에 도시된 클램프모듈의 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 모듈 분리 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치(10)는 파이프, 강관, 선박용 소형관 등을 지칭하고 서로 다른 직경 또는 사이즈를 갖는 배관(1)의 중간 위치에 대하여 후술되는 개구부(101) 또는 개방부(201)를 통해서 장착 방향(S)을 따라 장착 또는 탈착 가능할 수 있다.

오비탈 파이프 용접장치(10)는 손잡이(103)를 이용하는 사용자에 의해서 운반, 설치, 해체가 가능할 정도로 매우 집약적이면서도 소형화된 장치일 수 있다.

오비탈 파이프 용접장치(10)는 그의 일측부가 배관(1)에 단단하게 파지된 상태에서, 타측부를 회전시키면서 용접을 수행하는 장치일 수 있다.

예컨대, 본 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치(10)는 그의 일측부에 해당하는 클램프모듈(400) 및 궤도모듈(100)과, 그의 타측부에 해당하는 용접모듈(200), 피더모듈(300)을 포함할 수 있다.

클램프모듈(400)은 배관(1)에 설치 또는 분리될 수 있도록, 배관(1)의 둘레를 따라 이격되고 배관(1)의 중심(CL)을 향하여 경사지게 배치된 복수개의 패드(410)를 구비할 수 있다.

여기서, 배관(1)의 중심(CL)은 용접헤드(290)의 회전축선(RL)(도 3 참조)에 해당할 수 있다.

클램프모듈(400)은 패드(410)의 상호간의 간격을 배관(1)의 사이즈에 대응하게 가변적으로 조정 가능할 수 있다.

궤도모듈(100)은 클램프모듈(400)의 정면과 궤도모듈(100)의 궤도하우징(110)의 배면간 결합을 통해서 클램프모듈(400)에 연결될 수 있다.

이렇게 연결된 궤도모듈(100)은 클램프모듈(400)에 의해 지지되는 궤도하우징(110)에 배관(1)을 수용하기 위한 개구부(101)를 형성하고 있다.

또한, 궤도모듈(100)은 개구부(101)를 기준으로 궤도하우징(110)에 마련된 복수개의 기어로 로터(120)를 회전시키는 역할을 담당할 수 있다.

용접모듈(200)은 궤도모듈(100)의 로터(120)에 탑재된 회전프레임(210)에 개방부(201)를 형성하고 있다.

여기서, 장치 초기 위치에서, 용접모듈(200)의 개방부(201)는 궤도모듈(100)의 개구부(101)에 대응하는 크기를 가지고, 서로 대응하거나 일치된 위치에 있을 수 있다.

또한, 개방부(201) 또는 개구부(101)는 각각 배관(1)의 중심(CL) 또는 용접헤드(290)의 회전축선(RL)을 기준으로 대략 원형 형상 또는 말발굽 형상 혹은 영문 C자 형상으로 형성되어 있을 수 있다.

용접모듈(200)은 개방부(201)를 기준으로 회전프레임(210)에 마련된 복수개의 선형구동장치(220, 230)로 용접헤드(290)를 제어기(미도시)의 제어신호에 따라 이동시키는 역할을 담당할 수 있다.

즉, 용접모듈(200)의 선형구동장치(220, 230)는 궤도모듈(100)에 의해 서로 맞대어진 배관(1)의 용접선 또는 용접 개선(미도시)을 기준으로 360도로 회전하는 도중, 용접헤드(290)를 용접 동작을 위해 직선 이동 또는 왕복운동시킬 수 있으므로, 더욱 정밀한 자동 용접을 수행할 수 있고, 배관(1)의 사이즈에 대응하게 다양한 크기의 배관(1)들을 용접할 수 있는 장점이 있다.

피더모듈(300)은 용접모듈(200)의 작동과 연동하는 것으로서, 용접헤드(290) 쪽으로 용접와이어를 공급하도록 회전프레임(210)에 탑재되어 있을 수 있다.

궤도모듈(100), 용접모듈(200) 및 피더모듈(300)은 미도시된 제어기 및 용접머신에 대하여 각종 용접 장치용 케이블 또는 전선 등을 통해 접속되어서, 전원 및 제어신호를 수신 받을 수 있도록 구성되어 있다.

제어기 및 용접머신의 기술은 통상적인 자동 용접 기술에 해당할 수 있고, 본 실시 예에서 설명하는 특징이 아닐 수 있으므로, 본 실시 예에서는 생략될 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 오비탈 파이프 용접장치의 평면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 궤도모듈의 내부를 보인 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 궤도모듈(100)은 개구부(101)를 갖는 궤도하우징(110) 및 로터(120)와, 트랙(130), 보스(140, 141, 142, 143), 피동기어(150, 151), 아이들기어(160, 161), 구동기어(170), 구동모터(180)를 포함할 수 있다.

또한, 궤도모듈(100)은 궤도하우징(110)의 상부 양측에 각각 결합되고, 상향으로 돌출된 복수개의 지지블럭(102)과, 그 지지블럭(102)에 양측 끝단을 결합하고 있는 손잡이(103)를 포함할 수 있다.

궤도하우징(110)은 그의 정면 하우징과 후면 하우징은 서로 겹쳐진 상태에서 복수개의 볼트로 조립될 수 있다.

지지블럭(102)의 전후 두께는 궤도하우징(110)의 정면 하우징의 두께와 후면 하우징의 두께를 합한 값일 수 있다.

즉, 지지블럭(102)은 궤도하우징(110)의 정면 하우징의 두께와 후면 하우징의 상부를 모두 덮은 상태에서 복수개의 볼트로 궤도하우징(110)에 결합됨으로써, 궤도하우징(110)의 정면 하우징의 두께와 후면 하우징을 상호 일체화시키는 수단으로 사용될 수 있다.

이에 따라 궤도하우징(110)의 정면 하우징의 두께와 후면 하우징에 대한 조립 상태 및 품질이 증대되는 효과가 있다.

또한, 지지블럭(102)을 통해 손잡이(103)가 궤도하우징(110)의 두께 기준 센터 위치에 결합될 수 있는 장점이 있다.

궤도모듈(100)을 포함한 오비탈 파이프 용접장치(10)는 사용자가 손잡이(103)를 잡고 운반할 수 있는 소형화된 장비로서, 사용자가 편리하고 간편하게 현장에서 소형관 등의 배관을 용접할 수 있는 장치일 수 있다.

특히, 궤도모듈(100)을 중간 위치에 두고, 궤도모듈(100)의 정면 위치에 용접모듈(200)이 배치되고, 궤도모듈(100)의 배면 위치에 클램프모듈(400)이 배치됨으로써, 전후 방향의 웨이트 밸런스 품질이 매우 증대되는 효과가 발생될 수 있고, 용접헤드(290)의 이동에 안정감을 줄 수 있다.

궤도하우징(110)은 정면 하우징과 후면 하우징으로 분해 조립 가능하게 형성되어 있다.

로터(120)는 링기어 형태로서, 외주면에 형성된 기어와, 매끄러운 원주면에 해당하는 내주면, 및 원주 방향을 따라 연장되어 있는 기어 구간과, 개구부(101)에 대응한 불연속 구간을 가지고 있다.

로터(120)의 불연속 구간은 배관의 지름 방향으로의 접근 또는 배관에 대한 설치를 용이하게 할 수 있다.

트랙(130)은 로터(120)의 정면 및 배변에 각각 마련된 트랙홈의 형상에 대응하게 형합하여 미끄럼 접촉에 의한 회전 기반을 제공할 수 있도록, 일부분이 개방된 링형 솔리드 베어링일 수 있다.

트랙(130)은 로터(120)의 트랙홈에 각각 대응하는 위치를 기준으로 궤도하우징(110)의 내부의 트랙설치홈에 설치되어서, 로터(120)의 회전을 가이드한다.

개구부(101)의 둘레를 따라 C자형 링기어 형상의 로터(120)가 회전하도록, 트랙(130)은 궤도하우징(110)의 내부에 설치될 수 있다.

개구부(101)가 궤도하우징(110)의 아래쪽 위치에 있다고 본다면, 보스(140, 141, 142, 143)는 트랙(130)의 위쪽 위치에 배열될 수 있다.

예컨대, 보스(140, 141, 142, 143)는 트랙(130)의 주변을 따라 이격 배치되도록 궤도하우징(110)의 내부에 복수개(예: 4개)로 형성될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 궤도모듈의 작동 관계를 설명하기 위하여 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 복수개, 예컨대 2개의 피동기어(150, 151)는 위에 언급한 보스(140, 141, 142, 143) 중 배관의 직경보다 상대적으로 큰 제 1 이격 거리(L1)를 서로 유지하는 보스(140, 141)에 각각 회전 가능하게 지지될 수 있다.

각 피동기어(150, 151)는 로터(120)의 외주면의 기어와 치합될 수 있다.

즉, 로터(120)는 2개의 지점에서 치합된 피동기어(150, 151)로부터 회전력을 전달 받을 수 있다.

피동기어(150, 151)와 관련된 보스(140, 141)의 제 1 이격 거리(L1)가 배관(예: 2 내지 4인치 소구경의 소형관)의 외경 또는 개구부(101)에 대응하는 로터 불연속 구간(L3)의 거리보다 상대적으로 크다(도 7 참조).

예컨대, 로터 불연속 구간(L3)의 거리가 4 ~ 5인치, 즉 10.16 ~ 12.7cm이므로, 본 실시예의 오비탈 파이프 용접장치(10)는 2 내지 4인치 소구경의 소형관에 용이하게 설치될 수 있다.

따라서, 로터(120)의 회전 도중, 개구부(101)에 해당하는 로터(120)의 불연속 구간(L3)은 피동기어(150, 151) 및 로터(120)의 치합 지점 사이 영역에 존재하게 되므로, 결과적으로 로터(120)는 피동기어(150, 151) 중 하나 이상의 치합 지점을 통해서 상시 회전력을 전달 받을 수 있다.

복수개, 예컨대 2개의 아이들기어(160, 161)는 보스(140, 141, 142, 143) 중 앞서 언급한 제 1 이격 거리(L1)에 비해 상대적으로 작은 제 2 이격 거리(L2)를 유지하는 보스(142, 143)에 각각 회전 가능하게 지지되어 있다.

각 아이들기어(160, 161)는 피동기어(150, 151)에 각각 치합되고, 반면 로터(120)의 기어에 대하여 유격을 유지하고 있다.

이런 연유로 아이들기어(160, 161)의 회전력은 피동기어(150, 151)를 통해 로터(120) 쪽으로 전달될 수 있다.

구동기어(170)는 아이들기어(160, 161)의 사이에 배치될 수 있다.

구동기어(170)는 양측에 배치된 각각의 아이들기어(160, 161)에 치합되고, 궤도하우징(110)의 외부에 배치된 구동모터(180)로부터 회전력을 전달 받아 아이들기어(160, 161)로 전달하는 역할을 담당한다.

이때, 구동모터(180)는 구동모터(180)를 감싸고 있고, 궤도하우징(110)의 배면에 탈부착 가능하게 결합된 보호케이스(181)(도 4 참조)에 의해 보호되어 있을 수 있다.

또한, 로터(120)의 내주면에 대하여 직각을 이루는 로터 정면 테두리부(121)는 개구부(101)를 통해 용접모듈(200)을 향하여 표출되어 있다(도 4 또는 도 6 참조).

따라서, 로터 정면 테두리부(121)는 용접모듈(200)의 설치 기반, 혹은 분해 조립 가능한 위치가 될 수 있다.

로터 정면 테두리부(121)에는 용접모듈(200)에 대한 결합 또는 분리를 위한 복수개의 볼트 구멍이 형성되어 있다.

즉, 로터 정면 테두리부(121)는 용접모듈(200)의 회전프레임(210)과 탈부착 가능하게 결합될 수 있으므로, 용접모듈(200) 관련 다른 치수 조건 및 장치 규격에 따라서, 선택적으로 용접모듈(200)을 궤도모듈(100)에 탑재시킬 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 구동모터(180)의 회전력은 구동기어(170)를 통해 아이들기어(160, 161) 쪽으로 동일 비율로 분산되어 전달된다.

피동기어(150, 151)는 동일 크기의 회전력을 아이들기어(160, 161)로부터 전달 받고, 그 전달 받은 회전력을 로터(120)에 제공한다.

로터(120)의 회전 도중, 로터 불연속 구간(L3)이 피동기어(150, 151) 중 어느 하나의 치합 위치에만 존재할 수 있다.

그 결과, 로터(120)는 피동기어(150, 151) 중 하나 이상의 치합 지점에서 상시 회전력을 전달 받을 수 있고, 동력을 전달 받는 범위 내에서 360도 회전을 연속적으로 수행할 수 있다.

이런 로터(120)의 연속적인 360도 회전은 후술되는 용접모듈(200) 및 피더모듈(300)의 연속적인 360도 회전을 의미할 수 있다.

도 10은 도 2에 도시된 용접모듈의 분리 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 선형구동장치의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 용접모듈(200)은 앞서 설명한 360도 회전이 가능한 로터(120)를 기반으로 설치되는 회전프레임(210)을 포함한다.

회전프레임(210)은 두께 방향을 기준으로 할 때 판 형상을 가지고 있고, 정면 방향을 기준으로 할 때, 개방부(201) 및 그 주변 형상에 의해서, 말발굽 형상 혹은 영문 소문자 n자 형상으로 형성되어 있을 수 있다.

용접모듈(200)은 앞서 설명한 로터(120)의 표출된 로터 정면 테두리부(121)(도 2 참조)에 결합되도록, 회전프레임(210)의 개방부(201)를 따라 형성되고 궤도모듈(100)을 향하는 방향으로 돌출된 결합돌기부(211)를 갖는다.

결합돌기부(211)도 말발굽 형상 혹은 영문 C자 또는 n자형상으로 형성되어 있을 수 있으므로, 회전프레임(210)과 로터(120)가 매우 견고하게 상호 결합될 수 있다.

즉, 결합돌기부(211)에는 앞서 설명한 로터 정면 테두리부(121)의 복수개의 볼트 구멍에 각각 일치되어서, 미 도시된 볼트를 체결할 수 있는 복수개의 볼트 구멍(212)이 회전프레임(210)의 두께 방향으로 관통하게 형성되어 있다.

이런 결합돌기부(211)의 돌출 높이로 인해서, 결합돌기부(211)를 제외한 회전프레임(210)의 배면은 궤도프레임(110)의 정면에 대하여 작동 유격(G)(도 4 또는 도 6 참조)을 유지할 수 있다.

즉, 작동 유격(G)으로 인하여 회전프레임(210)의 회전은 궤도프레임(110)에 의해 간섭되지 않을 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 결합돌기부(211)의 단면 형상은 계단 형태로 형성될 수 있고, 이를 통해서, 로터(120)의 로터 정면 테두리부(121)의 정면과 측면에 접촉함으로써, 상대적으로 넓은 접촉면에 따른 결속력을 가질 수 있는 장점이 있다.

용접모듈(200)은 정션박스(240), 제 1 보호박스(250), 제 2 보호박스(251), 복수개의 케이블가이드브래킷(260), 이동프레임(270), 외부선형레일(271), 받침대(272)를 포함한다.

정션박스(240)는 회전프레임(210)의 우측 상부 정면에 배치되어 있다.

정션박스(240)는 선형구동장치(220, 230)의 제어기와 접속되는 회로부 및 접속기기를 내장하여서, 그 회로부 및 접속기기를 보호할 수 있는 장점이 있다.

제 1 보호박스(250)는 정션박스로(240)부터 이격되어서 회전프레임(210)의 좌측 상부 정면에 설치되어 있다.

제 1 보호박스(250)는 제 1 선형구동장치(220)를 보호하는 역할을 담당할 수 있다.

제 1 보호박스(250)는 별도의 분해 조립 가능한 커버(252)를 더 구비하고 있어서, 유지 보수가 매우 편리한 장점을 갖는다.

또한, 제 1 보호박스(250) 및 커버(252)는 용접시 발생하는 스파크 잔재물 또는 이물질이 제 2 선형구동장치(230)의 내부로 쉽게 유입되는 것을 방지하여, 제 1 선형구동장치(220)의 오작동 또는 고장을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

각 케이블가이드브래킷(260)은 회전프레임(210)의 평면적에 비해 상대적으로 넓은 범위로 확장되어 있는 구조를 가지고 있으므로, 각종 용접 장치용 케이블의 꼬임을 방지하거나, 소형관의 용접을 위해 사용되는 용접와이어의 피딩 혹은 용접모듈의 용접 작동에 영향을 주지 않게 할 수 있는 장점을 갖는다.

예컨대, 케이블가이드브래킷(260)은 회전프레임(210)의 우측 끝단 저면, 우측면, 상면, 상부 좌측면, 하부 좌측면 등의 테두리 외표면에 분산 배치되어 있다.

각 케이블가이드브래킷(260)은 회전프레임(210)의 해당 테두리 외표면에 결합된 T자형 확장바(261)와, 그 확장바(261)의 끝단에 결합되고, 확장바(261)에 대하여 직각을 이루도록 연장된 가이드바(262)와, 그 가이드바(262)의 끝단에 결합되고, 가이드바(262)의 단면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖는 디스크(263)를 포함할 수 있다.

여기서, 디스크(263)는 각종 용접 장치용 케이블의 멈춤턱의 역할을 담당하여, 장치 회전시 각종 용접 장치용 케이블이 장치 밖으로 분리되는 것을 효율적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 복수개의 케이블가이드브래킷(260)은 회전프레임(210)의 테두리 외표면을 기반으로 이격 배치되어서, 피더모듈(300) 및 용접모듈(200)과 각종 용접 장치용 케이블간 간섭을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

아울러, 선형구동장치(220, 230)는 소형관 자동 용접 동작을 정밀하게 모사하기 위하여, 제 1 선형구동장치(220)와 제 2 선형구동장치(230)로 이해될 수 있다.

제 1 선형구동장치(220)는 제 1 보호박스(250)의 내부에 설치되고, 그 제 1 보호박스(250)의 내부로부터 제 1 보호박스(250)의 개구된 영역을 통하여 외측 하향으로 연장된 이동프레임(270)을 배관의 지름 방향으로 왕복운동(M1)시키는 역할을 담당한다.

이동프레임(270)은 단수개로 일체화된 링크 부재이거나, 또는 복수개의 파트로 볼트에 의해 조립된 링크 부재일 수 있다.

외부선형레일(271)은 제 1 선형구동장치(220)와 평행을 이루도록 이격된 상태에서 회전프레임(210)의 좌측 하부 정면에 설치되고, 이동프레임(270)의 왕복운동(M1)을 가이드하는 역할을 담당한다.

외부선형레일(271)는 복수개로 구비되고, 일반적인 선형모듈장치의 구조와 같이, 각각 이동블럭을 슬라이딩 시킬 수 있으며, 이때 이동블럭과 이동프레임(270)은 볼트 등으로 연결되어 있다.

받침대(272)는 이동프레임(270)의 끝단에 결합되고, 배관의 길이 방향으로 연장되어 있다.

받침대(272)와 이동프레임(270)은 서로 직각을 이루도록 결합되어 있으므로, 제 1 선형구동장치(220)의 왕복운동(M1)에 의해서 함께 이동될 수 있다.

제 2 보호박스(251)는 받침대(272)의 상부에 배치되도록 받침대(272)에 설치된다.

제 2 보호박스(251)는 제 2 선형구동장치(230)를 보호하는 역할을 담당한다.

즉, 제 2 보호박스(251)는 용접시 발생하는 스파크 잔재물 또는 이물질이 제 2 선형구동장치(230)의 내부로 쉽게 유입되는 것을 방지하여, 제 2 선형구동장치(230)의 오작동 또는 고장을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

제 2 보호박스(251)의 상면은 용접헤드(290)의 탑재 또는 이동을 위하여 개방되어 있을 수 있다.

제 2 선형구동장치(230)는 제 2 보호박스(251)의 내부에 설치되고, 제 2 보호박스(251)의 상측에 배치된 용접헤드(290)를 배관의 길이 방향으로 왕복운동(M2)시키는 역할을 담당할 수 있다.

여기서, 제 1 선형구동장치(220) 및 제 2 선형구동장치(230)는 각각 왕복운동 대상물인 이동프레임(270) 또는 용접헤드(290)의 탑재 기반을 제공하는 이동블럭(221, 231)을 포함한다.

용접헤드(290)는 일반적인 자동 용접 장치로서, 용접와이어의 공급에 따라 아크 용접을 수행할 수 있도록 구성되며, 용접 전류를 체크하여 용접선 또는 용접 개선을 추적할 수 있는 장치로 이해될 수 있다.

또한, 용접헤드(290)는 별도의 광학기구 또는 센서를 이용한 용접선 추적 장치와 함께 구성될 수 있으므로, 특정 용접헤드(290)의 구성으로 한정되지 않을 수 있다.

이하 후술되는 구성은 제 1 선형구동장치(220) 및 제 2 선형구동장치(230)가 거의 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 중복 설명을 피하고 구성을 명확하게 하기 위하여 제 2 선형구동장치(230)를 기준으로 설명될 수 있고, 제 1 선형구동장치(220)도 후술되는 제 2 선형구동장치(230)와 같은 세부 구성을 가지고 있다.

도 11을 참조하면, 제 2 선형구동장치(230)는 내부선형레일(232)을 갖는 베드(233)를 포함할 수 있다.

여기서, 제 2 선형구동장치(230)의 베드(233)는 받침대(272) 위에 결합될 수 있다. 반면, 제 1 선형구동장치(220)의 베드(223)는 도 10에 도시된 바와 같이 회전프레임(210)에 결합될 수 있다.

도 11을 재 참조하면, 각 베드(233) 또는 내부선형레일(232)은 기본적으로 이동블럭(231)의 저면을 지지하는 역할을 수행하고, 특히 내부선형레일(232)은 이동블럭(231)의 슬라이딩 이동 또는 왕복운동을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다.

제 2 선형구동장치(230)는 이동블럭(231)의 내부에 설치된 볼스크류블럭(234)와, 그 볼스크류블럭(234)에 나사결합된 볼스크류샤프트(235)를 포함한다.

또한, 제 2 선형구동장치(230)는 볼스크류샤프트(235)의 양측 끝단을 회전 가능하게 지지하도록 베드(233)에 설치된 복수개의 베어링블럭(236)과, 볼스크류샤프트(235)와 평행하게 베드(233) 위에 배치된 스텝모터(237)를 포함한다.

스텝모터(237)는 서보모터, 구동모터, 선형모터, 기어모터 등으로 호칭 또는 이해될 수 있으므로, 특정 모터나 전기 동력 장치로 한정되지 않을 수 있다.

또한, 제 2 선형구동장치(230)는 스텝모터(237)의 회전샤프트와 볼스크류샤프트(235)의 풀리를 서로 연결하는 벨트(238)를 포함할 수 있다.

여기서, 풀리 및 벨트(238)도 타이밍벨트, 풀리, 체인, 스프라켓 기어 등과 같은 등가의 동력전달기구가 될 수 있다.

따라서, 스텝모터(237)의 구동력을 볼스크류샤프트(235)로 전달할 수 있는 구성이라면, 풀리 및 벨트(238)도 다양한 동력전달기구 중 어느 하나로 이해되고, 특정 풀리 및 벨트 조립체로 한정되지 않을 수 있다.

도 12는 도 2에 도시된 피더모듈의 피더유닛의 내부를 보인 사시도이고, 도 13은 도 2에 도시된 피더모듈의 스풀홀더의 분해 사시도이다.

도 2, 도 12 및 도 13을 참조하면, 피더모듈(300)은 피드받침대(310), 피더유닛(320) 및 스풀홀더(330)를 포함한다.

피더받침대(310)는 용접헤드(290)의 반대쪽 위치의 회전프레임(290)의 탈부착 위치에 설치되어 있다.

피더받침대(310)는 그의 연장 길이에 해당하는 만큼 공간을 확보함으로써, 피더유닛(320) 및 스풀홀더(330)가 용접헤드(290)의 반대편에서 용접헤더(290)와 대등한 위치에 배치될 수 있게 할 수 있다.

또한, 피더받침대(310)는 피더유닛(320)의 서보모터(324)의 설치 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다(도 5 참조).

이런 피더받침대(310)는 용접헤드(290)의 반대편에 해당하는 회전프레임(210)으로부터 전방(예: 케이블가이드브래킷(260)의 가이드바(262)의 길이 방향과 평행한 방향)을 향해 돌출되도록, 회전프레임(210)의 정면에 결합되어 있다.

피더받침대(310)는 회전프레임(210)의 좌우 방향을 수평 기준선이라 할 때, 수평 기준선에 대하여 좌측 상향을 향하는 경사각을 가질 수 있다.

피더받침대(310)의 경사각은 용접와이어(W)의 공급 방향을 배관(1) 위쪽 공간을 향하게 함으로써, 용접와이어(W)가 배관(1)과 비접촉한 상태에서 배관(1)을 넘어서 용접헤드(290) 쪽으로 원할하고 안전하게 공급될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

피더유닛(320)은 피더받침대(310)에 결합되고, 용접와이어(W)를 용접헤드(290) 쪽으로 이송하는 역할을 담당할 수 있다.

피더유닛(320)은 케이싱(327)을 기반으로 후술되는 와이어 유입구(321), 장력조절부(322), 와이어 배출구(323), 기어배열(325)과 이송롤러(326) 등을 구비할 수 있다.

용접와이어(W)는 스풀홀더(330)에 감겨져 있는 상태에서, 스풀홀더(330)로부터 피더유닛(320)의 이송력에 의해 피더유닛(320)의 와이어 유입구(321)와 장력조절부(322) 및 와이어 배출구(323)를 경유하여 용접헤드(290) 쪽으로 공급될 수 있다.

피더유닛(320)의 이송력은 피더유닛(320)의 서보모터(324)의 베벨기어 및 그와 치합된 기어배열(325)과 이송롤러(326)를 통해 용접와이어(W)에 전달될 수 있다.

스풀홀더(330)는 피더유닛(320)의 와이어 유입구(321)를 기준으로 피더유닛(320)의 케이싱(327) 측면에 결합된다.

스풀홀더(330)는 용접와이어(W)를 감은 상태로 보관하고, 피더유닛(320)의 이송력에 의해 용접와이어(W)를 풀어 배출시킬 수 있다.

이를 위해서, 스풀홀더(330)는 용접와이어(W)가 감겨져 있는 스풀(331)과, 스풀(331)을 회전 가능하게 결합하고 있는 홀더케이싱(332)을 포함할 수 있다.

여기서, 홀더케이싱(332)은 스풀(331)의 회전 영역과 와이어 출구 영역을 가지고 있다.

특히, 홀더케이싱(332)의 와이어 출구 영역은 앞서 언급한 와이어 유입구(321)를 기준으로 피더유닛(320)의 케이싱(327) 측면에 결합될 수 있다.

또한, 스풀홀더(330)는 홀더케이싱(332)을 기반으로 있는 스풀(331)에 마찰력을 제공하여, 용접와이어(W)가 스풀(331)로부터 과도하게 풀리는 것을 방지하는 기능을 갖는 스풀푸셔(333)를 가지고 있다.

예컨대, 스풀푸셔(333)는 홀더케이싱(332)에 결합된 샤프트브래킷(334)과, 샤프트브래킷(334)에 의해 일정 범위 내에서 슬라이딩 가능한 샤프트(335)를 포함할 수 있다.

또한, 스풀푸셔(333)는 샤프트(335)에 수직 방향으로 결합된 푸셔암(336)과, 푸셔암(336)에 장착된 스프링레버(337)와, 스프링레버(337)에 끼워져서 마찰판(338)을 스풀(331)의 디스크면 쪽으로 가압하는 탄성체(339)를 구비할 수 있다.

탄성체(339)의 탄성력은 마찰판(338)을 스풀(331) 쪽으로 밀거나 가압하는데 사용될 수 있다.

이런 경우, 마찰에 의해서 스풀(331)은 회전되지 않을 수 있고, 피더유닛(320)의 이송력이 마찰력보다 큰 경우, 스풀(331)은 회전하면서 용접와이어(W)을 풀어 공급할 수 있다.

도 14는 도 2에 도시된 클램프모듈의 사시도이다.

도 14를 참조하면, 클램프모듈(400)은 각각의 패드(410)가 각각 볼트 결합을 통해 탈부착 가능하게 결합되어 있는 복수개의 패드지지판(420)을 포함한다.

패드(410)의 장시간 사용 후, 패드지지판(420)으로부터 패드(410)의 탈부착이 가능하여 유지보수가 매우 용이한 장점이 있다.

패드(410)는 총 4개로서 배관의 중심을 기준으로 우측 상부, 좌측 상부, 우측 하부 및 좌측 하부에 각각 배치되고, 패드(410)의 표면이 배관의 중심을 향하도록 경사 배치를 갖는다.

클램프모듈(400)은 패드(410)의 경사 배치에 대응하게 패드지지판(420)과 결합되어서, 패드지지판(420)의 지지기반 또는 이동기반이 되는 복수개의 이동암(430)을 갖는다.

이동암(430)은 액세스홀(431)을 구비하여 경량화 구조물이 될 수 있는 장점이 있다.

이동암(430)은 배관을 기준으로 일측(예: 우측)과 타측(예: 좌측)에 배치될 수 있고, 상하 배치 구조의 패드(410)를 쌍으로 하여 각각 구비하고 있다.

패드(410)의 상하 간격의 중간 위치를 좌우 방향으로 연장할 때, 그 연장선은 배관의 중심 또는 용접헤드의 회전축선을 지나갈 수 있다.

따라서, 이동암(430)을 상호 근접시킬 경우, 일측의 패드(410) 쌍과 타측의 패드(410)이 배관의 중심 방향으로 크램핑힘을 작용할 수 있고, 다양한 사이즈의 배관에 대응하게 해당 배관을 클램핑할 수 있다.

클램프모듈(400)은 이동암(430) 각각의 상부에 결합된 볼스크류블럭(440)을 포함할 수 있다.

클램프모듈(400)은 볼스크류블럭(440)에 나사결합되어, 정회전에 따라 볼스크류블럭(440)을 서로 가까워지게 이동시키거나, 역회전에 따라 볼스크류블럭(440)을 서로 멀어지게 이동시키도록, 좌우나사를 갖는 클램프샤프트(450)를 포함할 수 있다.

예컨대, 클램프샤프트(450)의 좌우나사는 중간 지점을 기준으로 좌우의 나사 영역의 나사 형태가 정 반대로 형성된 것을 의미할 수 있다.

즉, 클램프샤프트(450)의 좌우나사 중 좌측의 정방향 나사에는 2개의 이동암(430) 중 좌측의 이동암의 볼스크류블럭이 체결되고, 우측의 역방향 나사에는 이동암(430) 중 우측의 이동암의 볼스크류블럭(440)이 체결되어 있다.

또한, 클램프샤프트(450)에서 좌우나사를 제외한 곳에는 베어링블럭(470)과 결합될 수 있는 원주면 또는 결합면이 형성되어 있을 수 있다.

클램프모듈(400)은 클램프샤프트(450)의 정회전 또는 역회전을 발생시키기 위해서, 클램프샤프트(450)의 끝단에 부착된 회전핸들(460)을 포함할 수 있다.

사용자는 클램프샤프트(450)의 직경보다 상대적으로 큰 원형 면적의 회전핸들(460)을 조작하여 용이하게 클램프샤프트(450)를 정회전 또는 역회전시킴으로써, 배관에 대한 클램핑을 신속하고 용이하게 수행할 수 있다.

클램프모듈(400)은 클램프샤프트(450)를 회전 가능하게 지지하는 베어링블럭(470)과, 베어링블럭(470)을 지지하는 마운트프레임(480)과, 마운트프레임(480)에 설치되어 볼스크류블럭(440)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 클램프레일(490)을 포함하고 있다.

따라서, 회전핸들(460)의 정회전 또는 역회전만으로도 패드(410)를 갖는 이동암(430)이 서로 가까워지거나 멀어지도록 원활하게 이동되어, 정밀한 클램핑 작동이 이루어질 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 클램프모듈(400)은 경량화 설계를 통해 제작되어 있다.

예컨대, 클램프모듈(400)의 마운트프레임(480)은 중량 감소를 위하여 마운트프레임(480)의 볼트체결부(481) 사이 위치를 기준으로 리세스부(482)를 구비하고 있다.

이러한 클램프모듈(400)은 궤도모듈(100)의 구동모터(180)의 아래쪽 위치를 기준으로 궤도모듈(100)의 궤도하우징(110)의 배면에 결합되어 있다.

따라서, 클램프모듈(400)은 배관의 사이즈별 중심에 일치되도록 배관에 탑재되고, 그 탑재 상태를 안정되게 유지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 오비탈 파이프 용접장치에 의하면, 현장에서 취급하기 쉽고 가벼운 장치로서, 2 내지 4인치 소구경의 소형관의 맞대기 용접을 신속하고 매우 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

이런 본 발명의 오비탈 파이프 용접장치는 소형관의 지름 방향으로 클램핑될 때, 배관의 중심에 대하여 용접헤드의 회전축선이 일치될 수 있어서, 선형구동장치로 용접헤드를 이동시키면서 정밀한 용접을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 오비탈 파이프 용접장치는 단순히 클램프모듈로 배관에 설치 또는 분리될 수 있으므로, 시간을 단축하여 기존에 장치 설치로 인한 불편함을 개선하여 생산성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 오비탈 파이프 용접장치는 확장 구조 형태의 복수개의 케이블가이드브래킷을 구비하여 피더모듈 및 용접모듈과 각종 용접 장치용 케이블간의 간섭을 방지할 수 있고, 케이블의 꼬임을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그 결과 본 발명의 오비탈 파이프 용접장치는 선박 건조시의 소형관 용접 분야에서 생산기술을 극대화하고 생산자동화를 통해 보다 안정적인 용접 배관 제품을 양산할 수 있는 장점이 있고, 선주에게 신뢰성을 높일 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 오비탈 파이프 용접장치 100 : 궤도모듈
110 : 궤도하우징 120 : 로터
130 : 트랙 140, 141, 142, 143 : 보스
150, 151 : 피동기어 160, 161 : 아이들기어
170 : 구동기어 180 : 구동모터
200 : 용접모듈 210 : 회전프레임
220, 230 : 선형구동장치 290 : 용접헤드
300 : 피더모듈 320 : 피더유닛
330 : 스풀홀더 400 : 클램핑모듈
410 : 패드 460 : 회전핸들

Claims (8)

1. 배관에 설치 또는 분리될 수 있도록, 배관의 둘레를 따라 이격되고 상기 배관의 중심을 향하여 경사지게 배치된 복수개의 패드를 구비하고, 상기 패드의 상호간의 간격을 상기 배관의 사이즈에 대응하게 가변적으로 조정 가능한 클램프모듈;
   상기 클램프모듈에 의해 지지되는 궤도하우징에 상기 배관을 수용하기 위한 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 기준으로 상기 궤도하우징에 마련된 복수개의 기어로 로터를 회전시키는 궤도모듈;
   상기 로터에 탑재된 회전프레임에 상기 개구부에 대응하는 개방부를 형성하고, 상기 개방부를 기준으로 상기 회전프레임에 마련된 복수개의 선형구동장치로 용접헤드를 이동시키는 용접모듈; 및
   상기 용접헤드 쪽으로 용접와이어를 공급하도록 회전프레임에 탑재되어 있는 피더모듈;을 포함하는 오비탈 파이프 용접장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 궤도모듈은,
   상기 개구부의 둘레를 따라 C자형 링기어 형상의 상기 로터가 회전하도록, 상기 궤도하우징의 내부에 설치되어 상기 로터의 회전을 가이드하는 트랙;
   상기 트랙의 주변을 따라 이격 배치되도록 상기 궤도하우징의 내부에 형성된 복수개의 보스;
   상기 보스 중 상기 배관의 직경보다 상대적으로 큰 제 1 이격 거리를 서로 유지하는 보스에 각각 회전 가능하게 지지되고, 상기 로터의 외주면의 기어와 치합된 복수개의 피동기어;
   상기 보스 중 상기 제 1 이격 거리에 비해 상대적으로 작은 제 2 이격 거리를 유지하는 보스에 각각 회전 가능하게 지지되고, 상기 피동기어에 각각 치합되고, 상기 로터의 기어에 대하여 유격을 유지하는 복수개의 아이들기어; 및
   상기 아이들기어에 치합되고, 상기 궤도하우징의 외부에 배치된 구동모터로부터 회전력을 전달 받아 상기 아이들기어로 전달하는 구동기어;를 포함하고,
   상기 로터의 내주면에 대하여 직각을 이루는 로터 정면 테두리부가 상기 개구부를 통해 상기 용접모듈을 향하여 표출되어 있는 오비탈 파이프 용접장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 용접모듈은,
   상기 표출된 로터 정면 테두리부에 결합되도록, 상기 회전프레임의 개방부를 따라 형성되고 상기 궤도모듈을 향하는 방향으로 돌출된 결합돌기부;
   상기 회전프레임의 우측 상부 정면에 배치된 정션박스;
   상기 정션박스로부터 이격되어서 상기 회전프레임의 좌측 상부 정면에 설치된 제 1 보호박스; 및
   상기 회전프레임의 테두리 외표면을 기반으로 이격 배치된 복수개의 케이블가이드브래킷;을 포함하고,
   상기 결합돌기부의 돌출 높이로 인해 상기 회전프레임의 배면이 상기 궤도프레임의 정면에 대하여 작동 유격을 유지하는 오비탈 파이프 용접장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 케이블가이드브래킷은,
   상기 회전프레임의 테두리 외표면에 결합된 T자형 확장바;
   상기 확장바의 끝단에 결합되고, 상기 확장바에 대하여 직각을 이루도록 연장된 가이드바; 및
   상기 가이드바의 끝단에 결합되고, 상기 가이드바의 단면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖는 디스크;를 포함하는 오비탈 파이프 용접장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 용접모듈은,
   상기 제 1 보호박스의 내부에 설치되고, 상기 제 1 보호박스의 내부로부터 외측 하향으로 연장된 이동프레임을 상기 배관의 지름 방향으로 왕복운동시키는 제 1 선형구동장치;
   상기 제 1 선형구동장치와 평행을 이루도록 상기 회전프레임의 좌측 하부 정면에 설치되고, 상기 이동프레임의 왕복운동을 가이드하는 외부선형레일;
   상기 이동프레임의 끝단에 결합되고, 상기 배관의 길이 방향으로 연장된 받침대;
   상기 받침대에 설치되고, 상면이 개방된 제 2 보호박스; 및
   상기 제 2 보호박스의 내부에 설치되고, 상기 제 2 보호박스의 상측에 배치된 상기 용접헤드를 상기 배관의 길이 방향으로 왕복운동시키는 제 2 선형구동장치;를 포함하는 오비탈 파이프 용접장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 선형구동장치 및 상기 제 2 선형구동장치는,
   왕복운동 대상물인 상기 이동프레임 또는 상기 용접헤드의 탑재 기반을 제공하는 이동블럭;
   상기 이동블럭의 저면을 지지하도록 내부선형레일을 갖는 베드;
   상기 이동블럭의 내부에 설치된 볼스크류블럭;
   상기 볼스크류블럭에 나사결합된 볼스크류샤프트;
   상기 볼스크류샤프트의 양측 끝단을 회전 가능하게 지지하도록 상기 베드에 설치된 복수개의 베어링블럭;
   상기 볼스크류샤프트와 평행하게 상기 베드 위에 배치된 스텝모터; 및
   상기 스텝모터의 회전샤프트와 상기 볼스크류샤프트의 풀리를 서로 연결하는 벨트;를 각각 포함하는 오비탈 파이프 용접장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 피더모듈은,
   상기 용접헤드와의 대등한 위치를 위하여 상기 회전프레임으로부터 돌출되도록, 상기 회전프레임의 정면에 결합된 피더받침대;
   상기 피더받침대에 결합되고, 용접와이어를 상기 용접헤드 쪽으로 이송하는 피더유닛; 및
   상기 피더유닛의 와이어 유입구를 기준으로 상기 피더유닛의 케이싱 측면에 결합되고, 상기 용접와이어를 보관하고 있는 스풀홀더;를 포함하는 오비탈 파이프 용접장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 클램프모듈은,
   상기 패드가 각각 볼트 결합을 통해 탈부착 가능하게 결합되어 있는 복수개의 패드지지판;
   상기 패드의 경사 배치에 대응하게 상기 패드지지판과 결합되고, 상기 배관을 기준으로 일측과 타측에 배치되는 복수개의 이동암;
   상기 이동암 각각의 상부에 결합된 볼스크류블럭;
   상기 볼스크류블럭에 나사결합되어, 정회전에 따라 상기 볼스크류블럭을 서로 가까워지게 이동시키거나, 역회전에 따라 상기 볼스크류블럭을 서로 멀어지게 이동시키도록, 좌우나사를 갖는 클램프샤프트;
   상기 클램프샤프트의 끝단에 부착된 회전핸들;
   상기 클램프샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링블럭;
   상기 베어링블럭을 지지하는 마운트프레임; 및
   상기 마운트프레임에 설치되어 상기 볼스크류블럭을 슬라이딩 가능하게 지지하는 클램프레일;을 포함하고,
   상기 마운트프레임이 중량 감소를 위하여 마운트프레임의 볼트체결부 사이 위치를 기준으로 복수개의 리세스부를 구비하고, 상기 구동모터의 아래쪽 위치를 기준으로 상기 궤도모듈의 궤도하우징의 배면에 결합되어 있는 오비탈 파이프 용접장치.

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