KR20220055983A - Automatic welding apparatus for head plates of Type C tank - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탱크의 경판 용접에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 LFSC 등에서 극저온 상태의 LNG 또는 액화수소를 저장할 수 있는 탱크를 제작하기 위한 LNG 또는 액화수소 저장탱크의 경판 자동 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to head plate welding of a tank, and more particularly, to an automatic head plate welding apparatus for an LNG or liquid hydrogen storage tank for manufacturing a tank capable of storing LNG or liquid hydrogen in a cryogenic state in an LFSC or the like.
2020년부터 시행된 국제해사기구(IMO)의 SOx 0.5% 규제에 대응하기 위해 LNG를 추진연료로 하는 LFS(LNG Fueled Ship)의 수요가 증가하고 있다. 또한, 2030년부터 시행되는 탈산소 배출 기준을 만족하기 위해 액체수소 저장용기의 수요가 증가할 것으로 예상된다. In order to respond to the 0.5% SOx regulation of the International Maritime Organization (IMO), which has been in effect since 2020, the demand for LFS (LNG Fueled Ship) using LNG as a propulsion fuel is increasing. In addition, the demand for liquid hydrogen storage containers is expected to increase to meet the deoxygenation emission standards that will be enforced from 2030.
초대형 컨테이너선을 제외한 나머지 선종에서는 타입 C LFS 탱크 적용이 가능하나, 보편적으로 수동 용접으로 경판을 제작하는 실정이라서 생산성 향상과 품질 확보의 측면에서 용접장치의 개선이 절실하다.Type C LFS tanks can be applied to the rest of the ship types except for super-large container ships, but since the end plate is generally manufactured by manual welding, it is imperative to improve the welding equipment in terms of productivity improvement and quality assurance.
이와 관련되어 한국 등록실용신안공보 제0275344호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1698122호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.In this regard, reference may be made to Korean Utility Model Registration No. 0275344 (Prior Document 1), Korean Patent Publication No. 1698122 (Prior Document 2), and the like.
선행문헌 1은 구동지지구와 대향되게 장착되어지는 실린더의 피스톤축 끝단에 형성된 종동지지구의 출몰로 지지구와 일직선상에 이송된 온수탱크의 하부경판을 밀어 지지구의 사이에 장착되고, 하부경판과 몸통의 접합부분 상부에 장착되어지는 용접봉을 구비한 용접기가 설치된다. 이에, 접합이 불량하여 발생되는 기밀성 문제를 방지하는 효과를 기대한다.Prior Document 1 is mounted between the support by pushing the lower end plate of the hot water tank transferred in a straight line with the protruding path of the driven support formed at the end of the piston shaft of the cylinder that is mounted opposite the driving support, and is mounted between the lower end of the head and the body. A welding machine having a welding rod mounted on the joint portion is installed. Accordingly, an effect of preventing airtightness problems caused by poor bonding is expected.
선행문헌 2는 경판이 안착되며 힌지로 연결된 제1지그와 제2지그를 포함하는 지그 유닛과, 베이스 프레임과 지그 유닛의 사이에 배치되며 그 길이가 신축되는 제1액추에이터와, 베이스 프레임과 지그 유닛의 사이에 배치되며 그 길이가 신축되는 제2액추에이터를 포함한다. 이에, 경판의 양면을 원활하게 용접하며, 경사도 조절이 가능한 효과를 기대한다.Prior Document 2 discloses a jig unit including a first jig and a second jig on which a head plate is seated and connected by a hinge, a first actuator disposed between the base frame and the jig unit and extending in length, and a base frame and a jig unit and a second actuator disposed between the Accordingly, it is expected that both sides of the head plate are smoothly welded, and the effect of adjusting the inclination is possible.
그러나, 상기한 선행문헌은 LFS(LNG Fueled Ship) 등에 적용되는 타입C 탱크의 경판 용접에 적용하기 적합하지 않거나 다소 미흡하여 보완이 필요하다.However, the above-mentioned prior literature is not suitable or somewhat insufficient to be applied to the head plate welding of a Type C tank applied to LFS (LNG Fueled Ship), etc., and thus needs to be supplemented.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, LFSC, 액화수소 저장탱크 등에서 극저온 상태의 액체를 저장할 수 있는 탱크를 구성하는 경판 부분에 수동용접 대신에 전용의 지그를 기반으로 하는 자동용접을 적용하기 위한 Type C 탱크의 경판 자동 용접장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the problems of the prior art, such as LFSC, liquid hydrogen storage tank, etc., based on a dedicated jig instead of manual welding on the end plate constituting a tank that can store a liquid in a cryogenic state. It is to provide an automatic end plate welding device of Type C tank for applying welding.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타입C 탱크의 경판을 자동으로 용접하는 장치에 있어서: 지지대 상에 가접된 경판을 탑재하고, 경판의 자세를 변동하는 회전기를 구비하는 로테이터; 지지대 상에 용접기의 토치를 탑재하고, 토치의 자세를 변동하는 이송기를 구비하는 매니퓰레이터; 및 상기 로테이터와 매니퓰레이터의 제어를 수행하는 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for automatically welding a head plate of a type C tank, comprising: a rotator mounted with a head plate temporarily welded on a support and provided with a rotator for changing the posture of the head plate; A manipulator that mounts a torch of a welding machine on a support and includes a conveyer for changing the attitude of the torch; and a control means for controlling the rotator and the manipulator.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 로테이터는 지지대에 파지기를 구비하고, 회전기에 제1회전부와 제2회전부를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the rotator is provided with a gripper on the support, it is characterized in that the rotator is provided with a first rotating part and a second rotating part.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 매니퓰레이터는 지지대에 파지대를 구비하고, 이송기에 수평이송부, 수직이송부, 회전이송부를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the manipulator includes a gripper on the support, and a horizontal transfer unit, a vertical transfer unit, and a rotation transfer unit are provided in the transfer unit.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 파지대는 FCAW토치와 더불어 FCAW피더를 더 지지하고, SAW토치와 더불어 SAW와이어를 더 지지하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the gripper further supports the FCAW feeder together with the FCAW torch, and further supports the SAW wire with the SAW torch.
상기 제어수단은 경판과 토치의 자세변동을 검출하는 자세검출부 및 경판의 용접선을 추적하는 심트레킹부의 신호를 제어기로 입력하고, 제어기는 설정된 순서로 너클과 크라운의 용접을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control means inputs the signals of the posture detection unit for detecting the posture change of the head plate and the torch and the seam tracking unit for tracking the welding line of the end plate to the controller, and the controller controls the welding of the knuckle and the crown in a set order.
이상과 같이 본 발명에 의하면, LFSC 등에서 극저온 상태의 LNG 또는 액화수소를 저장할 수 있는 탱크를 구성하는 경판 부분에 수동용접 대신에 전용의 지그를 기반으로 하는 자동용접을 적용하여 생산성과 품질을 향상하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, instead of manual welding, automatic welding based on a dedicated jig is applied to the end plate part constituting a tank that can store LNG or liquid hydrogen in a cryogenic state in LFSC, etc. to improve productivity and quality. It works.
도 1은 본 발명에 따른 용접장치의 주요부를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 용접장치의 작동 상태를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 경판 제작 순서를 나타내는 모식도
도 4는 도 3에서 너클을 용접하는 상태를 나타내는 모식도
도 5는 도 3에서 크라운을 용접하는 상태를 나타내는 모식도1 is a schematic diagram showing a main part of a welding apparatus according to the present invention;
2 is a schematic diagram showing an operating state of a welding apparatus according to the present invention;
3 is a schematic diagram showing a sequence of manufacturing a head plate according to the present invention;
Figure 4 is a schematic view showing a state of welding the knuckle in Figure 3;
5 is a schematic diagram showing a state of welding the crown in FIG. 3
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
본 발명은 타입C 탱크의 경판을 자동으로 용접하는 장치에 관하여 제안한다. LFS(LNG Fueled Ship) 등에 적용되는 타입C LNG 저장탱크의 경판(10)을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. The present invention proposes an apparatus for automatically welding the head plate of a type C tank. The
도 1을 참조하면, 경판(10)은 다수의 너클(11)과 하나의 크라운(12)을 접합하여 대략 반구형으로 형성된다. 경판은 너클(11)과 크라운(12)을 가접한 상태로 본 발명의 장치에 로딩된다. 다수의 너클(11)이 인접하여 크라운(12)과 반대측으로 넓은 개구를 형성하는 부분에 러그(13)가 설치된다.Referring to FIG. 1 , the
본 발명에 따르면 지지대(21) 상에 가접된 경판을 탑재하는 로테이터(20)가 경판의 자세를 변동하는 회전기(25)를 구비하는 구조를 이루고 있다.According to the present invention, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 로테이터(20)를 구성하는 지지대(21)와 회전기(25)가 나타난다. 지지대(21)는 외팔보 구조를 갖추면서 경판의 하중을 지지할 정도로 견실하게 고정된다. 회전기(25)는 곡면형인 너클(11)과 크라운(12)의 용접선(11a, 12a)을 추종하도록 경판의 자세를 변동한다. 회전기(25)는 경판의 자세변동을 위해 적어도 2축 운동을 구현하는 것이 좋다.1 and 2, the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 로테이터(20)는 지지대(21)에 파지기(23)를 구비하고, 회전기(25)에 제1회전부(26)와 제2회전부(27)를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the
도 1 및 도 2에서, 로테이터(20)의 파지기(23), 제1회전부(26), 제2회전부(27) 등이 나타난다. 파지기(23)는 가접된 경판의 러그(13)와 긴밀하게 맞물림 가능하도록 형성된다. 파지기(23)는 지지대(21)에서 외팔보처럼 돌출된 부분에 회전기(25)를 개재하여 설치된다. 제1회전부(26)는 수평축을 중심으로 경판의 경사운동을 유발한다. 제1회전부(26)의 경사운동은 대략 90˚ 범위로 설정한다. 제2회전부(27)는 제1회전부(26) 상에 장착되고 경판의 중심을 지나는 축을 중심으로 경판을 360˚ 범위로 회전시킨다.1 and 2 , a
또한, 본 발명에 따르면 지지대(31) 상에 용접기(15)의 토치를 탑재하는 매니퓰레이터(30)가 토치의 자세를 변동하는 이송기(35)를 구비하는 구조를 이루고 있다.In addition, according to the present invention, the
도 1 및 도 2에서, 매니퓰레이터(30)를 구성하는 지지대(31)와 이송기(35)가 나타난다. 지지대(31)는 일단에 탑재된 용접기(15)의 토치의 하중을 지지할 정도로 견실하게 고정된다. 이송기(35)는 용접로봇에서 구현되는 운동으로 토치의 위치를 포함한 자세변동을 유발한다. 이송기(35)는 토치의 자세변동을 위해 적어도 2축 운동을 구현하는 것이 좋다.1 and 2 , a
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 매니퓰레이터(30)는 지지대(31)에 파지대(33)를 구비하고, 이송기(35)에 수평이송부(36), 수직이송부(37), 회전이송부(38)를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the
도 1 및 도 2에서, 매니퓰레이터(30)의 파지대(33), 수평이송부(36), 수직이송부(37), 회전이송부(38) 등이 나타난다. 파지대(33)는 토치를 탑재하는 부분으로서 수평이송부(36), 수직이송부(37), 회전이송부(38)와 연계된다. 고정된 수직이송부(37) 상에 수평이송부(36)를 탑재하여 구성할 수 있다. 수평이송부(36)는 파지대(33)를 수평으로 이동시키도록 구성된다. 수직이송부(37)는 파지대(33)를 수직으로 이동시키도록 구성된다. 회전이송부(38)는 파지대(33)의 수직축을 중심으로 토치의 90˚ 회전을 유발하도록 구성된다.1 and 2 , a
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 파지대(33)는 FCAW토치(16)와 더불어 FCAW피더를 더 지지하고, SAW토치(17)와 더불어 SAW와이어를 더 지지하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the
도 1에서, FCAW토치(16)와 함께 부호 16a의 FCAW피더가 나타나고, SAW토치(17)와 함께 부호 17a의 SAW와이어가 나타난다. 이와 같은 구성은 용접기(15)의 탑재부분을 최소로 하면서 용접 과정에서 간섭을 방지하는데 유리하다. 플럭스코어드 아크 용접(FCAW)은 세라믹 백킹재를 용접부 이면에 부착하여 초층 용접에 적용하여 용락을 방지하며 이후 플럭스코어드 아크 용접 또는 서브머지드 아크용접(SAW)을 이용하여 용접을 완료한다. 경판 용접에서 용접선의 V개선의 갭이 3~10㎜인 경우 초층 2패스는 FCAW토치(16)를 가동하고, 이후 SAW토치(17)를 가동한다. Y개선 또는 V개선의 갭이 1㎜ 이하인 경우 FCAW토치(16)를 사용하지 않고 SAW토치(17)만 가동한다.In FIG. 1 , an FCAW feeder of
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 로테이터(20)와 매니퓰레이터(30)의 제어를 수행하는 구조를 이루고 있다.In addition, according to the present invention, the control means 40 has a structure that controls the
도 1에서, 제어수단(40)은 마이컴 회로인 제어기(41)를 요체로 한다. 제어기(41)의 출력인터페이스에는 로테이터(20)의 회전기(25) 및 매니퓰레이터(30)의 이송기(35)가 연결된다. 제어기(41)의 메모리에는 너클(11)과 크라운(12)을 용접하는 알고리즘을 프로그램과 데이터 형태로 저장한다.In Figure 1, the control means 40 is a
상기 제어수단(40)은 경판과 토치의 자세변동을 검출하는 자세검출부(43) 및 경판의 용접선을 추적하는 심트레킹부(45)의 신호를 제어기(41)로 입력하고, 제어기(41)는 설정된 순서로 너클(11)과 크라운(12)의 옹접을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control means 40 inputs the signals of the
도 1에서, 제어기(41)의 입력인터페이스에 연결되는 자세검출부(43)와 심트레킹부(45)가 나타난다. 자세검출부(43)는 제1회전부(26)와 제2회전부(27)에 의한 경판의 자세 및 수평이송부(36)와 수직이송부(37)에 의한 토치의 자세(위치)를 검출한다. 심트레킹부(45)는 레이저 비젼 센서를 요체로 하여 구성된다. 심트레킹부(45)는 FCAW토치(16)와 SAW토치(17)보다 선행하지만 용접시에 각 토치가 있는 위치값을 전송하여 제어기(41)에 의한 심트레킹의 구현이 가능하다.In FIG. 1 , a
도 3(a)를 참조하면, 제어기(41)는 6개의 너클(11)이 인접하는 용접선(11a)을 설정된 순서로 용접한다. 이후 도 3(b)처럼 6개의 너클(11)과 하나의 크라운(12)이 인접하는 용접선(12a)을 용접한다. Referring to Fig. 3 (a), the
도 3(a) 및 도 4에서, 2개의 토치(16)(17)를 용접선과 일치하도록 배치하고 제1회전부(26)를 90˚로 가동하는 동시에 제2회전부(27)를 단계적으로 360˚로 가동하면서 진행한다. 도 4(a)는 너클 용접시 토치의 아래보기를 유지한 상태이고, 도 4(b)는 회전기(25)와 이송기(35)를 가동하면서 용접을 완료한 상태이다. 도 3(b) 및 도 5에서, 회전이송부(38)를 가동하여 2개의 토치(16)(17)를 90˚로 회전시킨 상태에서 제2회전부(27)를 360˚로 연속적으로 가동하면서 진행하여 경판(10)을 완성한다. 도 5(a)는 크라운 용접시 회전이송부(38)로 토치를 90˚ 회전시키고 제1회전부(26)로 경판을 45˚로 유지한 상태이고, 도 5(b)는 제2회전부(27)로 경판을 360˚ 회전시키면서 아래보기로 용접을 완료한 상태이다.3(a) and 4, the two
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.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 경판
11: 너클
12: 크라운
13: 러그
15: 용접기
16: FCAW토치
17: SAW토치
20: 로테이터
21: 지지대
23: 파지기
25: 회전기
26: 제1회전부
27: 제2회전부
30: 매니퓰레이터
31: 지지대
33: 파지기
35: 이송기
36: 수평이송부
37: 수직이송부
38: 회전이송부
40: 제어수단
41: 제어기
43: 자세검출부
45: 심트레킹부10: end plate 11: knuckle
12: Crown 13: Lug
15: welding machine 16: FCAW torch
17: SAW torch 20: Rotator
21: support 23: gripper
25: rotating machine 26: first rotating part
27: second rotation unit 30: manipulator
31: support 33: gripper
35: feeder 36: horizontal transfer unit
37: vertical transfer unit 38: rotary transfer unit
40: control means 41: controller
43: posture detection unit 45: heart tracking unit
Claims (5)
지지대(21) 상에 가접된 경판을 탑재하고, 경판의 자세를 변동하는 회전기(25)를 구비하는 로테이터(20);
지지대(31) 상에 용접기(15)의 토치를 탑재하고, 토치의 자세를 변동하는 이송기(35)를 구비하는 매니퓰레이터(30); 및
상기 로테이터(20)와 매니퓰레이터(30)의 제어를 수행하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타입C 탱크의 경판 자동 용접장치.An apparatus for automatically welding the head plate of a Type C tank, comprising:
a rotator 20 mounted on the support 21 and provided with a rotator 25 for changing the posture of the head plate;
a manipulator 30 mounted with a torch of the welding machine 15 on the support 31 and provided with a conveyer 35 for varying the attitude of the torch; and
and a control means (40) for controlling the rotator (20) and the manipulator (30).
상기 로테이터(20)는 지지대(21)에 파지기(23)를 구비하고, 회전기(25)에 제1회전부(26)와 제2회전부(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 Type C 탱크의 경판 자동 용접장치.The method according to claim 1,
The rotator 20 is provided with a gripper 23 on the support 21, and a first rotation part 26 and a second rotation part 27 on the rotator 25. The head plate of the Type C tank, characterized in that automatic welding equipment.
상기 매니퓰레이터(30)는 지지대(31)에 파지대(33)를 구비하고, 이송기(35)에 수평이송부(36), 수직이송부(37), 회전이송부(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 Type C 탱크의 경판 자동 용접장치.The method according to claim 1,
The manipulator 30 is provided with a gripper 33 on the support 31 , and a horizontal transfer unit 36 , a vertical transfer unit 37 , and a rotation transfer unit 38 on the transfer machine 35 . Automatic end plate welding device for Type C tanks.
상기 파지대(33)는 FCAW토치(16)와 더불어 FCAW피더를 더 지지하고, SAW토치(17)와 더불어 SAW와이어를 더 지지하는 것을 특징으로 하는 Type C 탱크의 경판 자동 용접장치.4. The method according to claim 3,
The gripper (33) further supports the FCAW feeder together with the FCAW torch (16), and further supports the SAW wire together with the SAW torch (17).
상기 제어수단(40)은 경판과 토치의 자세변동을 검출하는 자세검출부(43) 및 경판의 용접선을 추적하는 심트레킹부(45)의 신호를 제어기(41)로 입력하고, 제어기(41)는 설정된 순서로 너클(11)과 크라운(12)을 옹접을 제어하는 것을 특징으로 하는 Type C 탱크의 경판 자동 용접장치.The method according to claim 1,
The control means 40 inputs the signals of the posture detection unit 43 for detecting the posture change of the head plate and the torch and the seam tracking unit 45 for tracking the welding line of the head plate to the controller 41, and the controller 41 is Automatic end plate welding device for Type C tank, characterized in that it controls the welding of the knuckles (11) and the crown (12) in a set order.
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KR1020200140620A KR20220055983A (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Automatic welding apparatus for head plates of Type C tank |
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KR1020200140620A KR20220055983A (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Automatic welding apparatus for head plates of Type C tank |
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---|---|---|---|---|
CN117798585A (en) * | 2024-02-28 | 2024-04-02 | 南通中集能源装备有限公司 | Head assembly welding tool and head assembly welding method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100275344B1 (en) | 1993-09-23 | 2000-12-15 | 쉬에르 피에르 | Apparatus for forming gas molecules here or in an unstable state and methods for producing gas molecules using the apparatus |
KR101698122B1 (en) | 2016-04-28 | 2017-01-19 | (주)윈테코 | Jig apparatus for welding end plates of spherical tank |
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2020
- 2020-10-27 KR KR1020200140620A patent/KR20220055983A/en unknown
Patent Citations (2)
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