KR20230076354A - 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치 - Google Patents

대구경 복합구조 파이프 자동용접장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대구경 메인파이프에 용접대상체를 이음용접하는 경우, 메인파이프에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 추적하여 용접토치가 이에 대응할 수 있도록 함으로써 용접품질의 향상을 이룰 수 있도록 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치에 관한 것이다.
본 발명은 일단에 용접대상체가 가용접된 메인파이프(20)가 상부에 안착된 상태로 상호 일정간격 이격되게 설치되어 상기 메인파이프(20)를 회전시킬 수 있도록 하는 파이프서포트부(100); 상기 파이프서포트부(100)로부터 일정간격 이격된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향을 따라 왕복이동가능하게 설치되는 무빙베이스플레이트(200); 상기 무빙베이스플레이트(200)에 수직으로 연장된 직립프레임(210)의 일측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되는 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 제1무빙헤드유닛(300); 상기 제1암레일부(311)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하여 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 하면서 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20) 간 이음용접을 수행하는 용접수행유닛(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

대구경 복합구조 파이프 자동용접장치{AUTO WELDING APPARATUS FOR LARGE DIAMETER PIPE}
본 발명은 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대구경 메인파이프에 용접대상체를 이음용접하는 경우, 메인파이프에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 추적하여 용접토치가 이에 대응할 수 있도록 함으로써 용접품질의 향상을 이룰 수 있도록 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 파이프는 속이 빈 관을 말하는 것으로 관 또는 튜브라고도 하며, 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되어 수도관, 가스관 등 생활시설 또는 각종 공업용시설에서 널리 사용되고 있다.
이러한 파이프는 주로 기체, 액체나 분체의 수송에 사용되고, 땅속이나 옥내 배선시 전선, 케이블의 보호용으로 사용되기도 하며, 파이프에 의해 구성되는 유체의 통로 등을 관로라 하는데, 유체의 유량, 물성값, 마찰저항 등을 고려항 관로를 합리적으로 설치하는 것을 배관이라 하다.
그리고, 배관을 수행할 경우 관로가 직선으로만 형성되는 것이 아니라 굴곡이 형성되어야 할 경우가 발생하게 되며 이처럼 관로의 방향을 바꾸어야 할 경우에는 T관, L관 등의 방향 전환 배관 부속물을 이용하여 연결하게 되고, 직선관로를 설치하는 경우에도 관의 길이를 연장해야 할 경우에는 관들의 단부를 직접 연결하거나 플랜지 등의 접합용 배관 부속물을 통해 연결하여 사용하게 되는데, T관, L관, 플랜지 등과 같은 배관 부속물은 보통 용접을 통해 파이프에 접합하여 이용하게 된다.
또한, 용접은 용접기가 용접선을 따라 자동으로 용접하는 자동용접과, 사람이 용접선을 따라 일일이 수동으로 용접하는 수동용접으로 구분되며, 용접선이 직선형태로 단순한 경우에 자동용접 방법이 적용된다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1610636호에는 플랜지 자동용접장치가 개시되어 있다. 그러나 종래의 플랜지 자동 용접장치는 용접토치가 최초 세팅위치에 고정된 상태를 유지하고, 파이프클램프부가 파이프의 상부를 눌러 파이프의 이탈을 방지하는 방식으로 설계됨에 따라, 파이프가 회전되는 과정에서 길이방향으로 밀려나게 되고, 이로 인해 용접토치와 용접부위 간의 간격이 변하면서 용접불량이 발생하게 되는 문제가 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 직선형 대구경 메인파이프에 용접대상체인 플랜지, 엘보우관, 연장 파이프 등을 이음용접하여 복합구조의 파이프라인을 형성하는 경우, 상기 메인파이프에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 추적하면서 위빙방식으로 이음용접을 수행할 수 있도록 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일단에 용접대상체가 가용접된 메인파이프(20)가 상부에 안착된 상태로 상호 일정간격 이격되게 설치되어 상기 메인파이프(20)를 회전시킬 수 있도록 하는 파이프서포트부(100); 상기 파이프서포트부(100)로부터 일정간격 이격된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향을 따라 왕복이동가능하게 설치되는 무빙베이스플레이트(200); 상기 무빙베이스플레이트(200)에 수직으로 연장된 직립프레임(210)의 일측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되는 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 제1무빙헤드유닛(300); 상기 제1암레일부(311)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하여 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 하면서 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20) 간 이음용접을 수행하는 용접수행유닛(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용접수행유닛(400)은, 상기 제1암레일부(311)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 슬라이딩블록(411)이 설치된 슬라이더바디(410)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 트래킹센서부(420)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 가변구동부(430)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제1무빙헤드유닛(300)은, 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제1암레일부(311)의 설치를 위해 내부가 중공된 헤드바디(310)와, 상기 헤드바디(310)에 장착되어 상기 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 암레일이동모터구(340)와, 상기 헤드바디(310)의 내측에 위치한 상태로 상기 제1암레일부(311)의 외측면에 밀착되는 무빙롤러구(350)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 헤드바디(310)에는, 길이방향 일측이 상기 마운팅구(351)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 헤드바디(310)의 외측으로 노출되고, 일방향 회전시 상기 마운팅구(351)를 상기 제1암레일부(311)방향으로 이동시켜 상기 무빙롤러구(350)가 상기 경사면(312)에 밀착될 수 있도록 하는 가압핸들(360)이 설치된다.
또한, 상기 직립프레임(210)의 타측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되게 설치된 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 제2무빙헤드유닛(500)과, 상기 제2암레일부(511)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치의 추적을 통해 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 함으로써 상기 용접수행유닛(400)과 함께 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 수행하되 상기 용접수행유닛(400)와 대향되게 배치되는 조인용접유닛(600)을 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제2무빙헤드유닛(500)은, 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제2암레일부(511)의 설치를 위해 내부가 중공된 유닛바디(510)와, 상기 유닛바디(510)에 장착되어 상기 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 레일무빙모터구(540)와, 상기 유닛바디(510)의 내측에 위치한 상태로 상기 제2암레일부(511)의 외측면에 밀착되는 가이드롤러구(550)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 조인용접유닛(600)은, 상기 제2암레일부(511)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 무빙블록(611)이 설치된 무빙안내바디(610)와, 상기 무빙블록(611)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 추적센서부(620)와, 상기 무빙블록(611)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 위치변환부(630)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면 직선형 대구경 메인파이프에 다양한 용접대상체를 이음용접하여 복합구조의 파이프라인을 형성하는 경우, 상기 메인파이프에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 실시간 추적하여 용접토치가 그에 대응하여 위치됨은 물론 위빙방식으로 이음용접을 수행할 수 있도록 이루어짐에 따라 고품질의 용접상태를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치의 상태를 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 파이프서포트부의 설치상태를 나타낸 상태도,
도 3은 본 발명에 따른 무빙베이스플레이트의 상태를 나타낸 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 직립프레임의 측면상태를 나타낸 상태도,
도 5는 도 1의 A부분을 확대도시한 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 제1무빙헤드유닛의 상태를 나타낸 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 제1무빙헤드유닛의 헤드바디에 제1암레일부가 슬라이딩 삽입된 상태를 나타낸 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 용접수행유닛의 상태를 확대도시한 상태도,
도 9는 본 발명에 따른 슬라이더바디의 내부상태를 나타낸 상태도,
도 10은 본 발명에 따른 가변구동부의 분리상태를 나타낸 상태도,
도 11은 도 3의 B부분을 확대도시한 상태도,
도 12는 본 발명에 따른 제2무빙헤드유닛의 상태를 나타낸 상태도,
도 13은 본 발명에 따른 제2무빙헤드유닛의 유닛바디에 제2암레일부가 슬라이딩 삽입된 상태를 나타낸 상태도,
도 14는 본 발명에 따른 조인용접유닛의 상태를 확대도시한 상태도,
도 15는 본 발명에 따른 무빙안내바디의 내부상태를 나타낸 상태도,
도 16은 본 발명에 따른 위치변환부의 분리상태를 나타낸 상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치를 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 사용되는 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치의 상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 파이프서포트부의 설치상태를 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 무빙베이스플레이트의 상태를 나타낸 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 직립프레임의 측면상태를 나타낸 상태도이며, 도 5는 도 1의 A부분을 확대도시한 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제1무빙헤드유닛의 상태를 나타낸 상태도이며, 도 7은 본 발명에 따른 제1무빙헤드유닛의 헤드바디에 제1암레일부가 슬라이딩 삽입된 상태를 나타낸 상태도이고, 도 8은 본 발명에 따른 용접수행유닛의 상태를 확대도시한 상태도이며, 도 9는 본 발명에 따른 슬라이더바디의 내부상태를 나타낸 상태도이고, 도 10은 본 발명에 따른 가변구동부의 분리상태를 나타낸 상태도이며, 도 11은 도 3의 B부분을 확대도시한 상태도이고, 도 12는 본 발명에 따른 제2무빙헤드유닛의 상태를 나타낸 상태도이며, 도 13은 본 발명에 따른 제2무빙헤드유닛의 유닛바디에 제2암레일부가 슬라이딩 삽입된 상태를 나타낸 상태도이고, 도 14는 본 발명에 따른 조인용접유닛의 상태를 확대도시한 상태도이며, 도 15는 본 발명에 따른 무빙안내바디의 내부상태를 나타낸 상태도이고, 도 16은 본 발명에 따른 위치변환부의 분리상태를 나타낸 상태도이다.
상기 도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치는 메인파이프를 회전시킬 수 있도록 하는 파이프서포트부(100)와, 상기 파이프서포트부(100)로부터 이격되어 상기 메인파이프(20)의 길이방향을 따라 왕복이동되는 무빙베이스플레이트(200)와, 상기 무빙베이스플레이트(200)에 설치된 직립프레임(210)에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되는 제1무빙헤드유닛(300)과, 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 수행하는 용접수행유닛(400)을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치는 직선형 대구경 메인파이프에 용접대상체인 플랜지, 엘보우관, 연장 파이프 등을 이음용접하여 복합구조의 파이프라인을 형성하는 경우, 상기 메인파이프(20)를 회전시키면서 용접하는 과정에서 상기 메인파이프(20)에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 추적하면서 이음용접을 수행하여 용접품질의 향상을 이룰 수 있도록 하는 것이다.
상기 파이프서포트부(100)는 일단에 용접대상체가 가용접된 메인파이프(20)가 상부에 안착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 일정간격 이격되게 설치되어 상기 메인파이프(20)를 회전시킬 수 있도록 이루어진다.
즉, 상기 파이프서포트부(100)는 대구경 메인파이프(20)의 지지를 위해 설치되는 것으로, 상기 메인파이프(20)의 길이방향 일측을 지지하는 프런트서포터(110)와 상기 메인파이프(20)의 길이방향 타측을 지지하는 리어서포터(160)로 이루어질 수 있고, 상기 프런트서포터(110)와 리어서포터(160)는 소정길이의 서포터레일(30)을 따라 이동가능하게 설치될 수 있을 것이다.
상기 프런트서포터(110)는 상기 서포터레일(30)에 이동가능하게 안착되는 서포터몸체(120)와, 상기 서포터몸체(120)의 상측에 가이더(121)를 매개로 슬라이딩 이동가능하게 설치되어 상기 메인파이프(20)가 회전가능하게 안착되는 한 쌍의 서포터롤러(130)와, 상기 서포터몸체(120)의 상측에 설치되는 기둥프레임(122)에 상하 이동가능하게 설치되는 서포터승강구(140)와, 상기 서포터승강구(140)의 일측에 회전가능하게 설치되어 상기 메인파이프(20)을 가압하는 클램프롤러(150)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
또한, 상기 리어서포터(160)는 상기 서포터레일(30)에 이동가능하게 안착된 상태로 상기 프런트서포터(110)에서 일정간격 이격되게 위치하는 리어바디(161)와, 상기 리어바디(161)의 상측에 가이드프레임(162)을 매개로 슬라이딩 이동가능하게 설치되어 상기 메인파이프(20)가 회전가능하게 안착되는 한 쌍의 지지롤러(163)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
이때, 상기 프런트서포터(110)와 리어서포터(160)의 상측에 안착된 상기 메인파이프(20)는 상기 서포터롤러(130), 지지롤러(163), 상기 클램프롤러(150) 중 어느 하나에 별도의 회전구동모터(미도시)를 장착하여 상기 회전구동모터의 구동에 의해 회전되는 롤러를 통해 회전되도록 할 수 있을 것이다.
이와 같은 상기 파이프서포트부(100)는 상기 한 쌍의 서포터롤러(130)와 한 쌍의 지지롤러(163)가 각각 간격조절이 가능한 구조를 갖음에 따라 다양한 대구경 메인파이프에 용이하게 대응할 수 있게 된다.
또한, 상기 무빙베이스플레이트(200)는 상기 파이프서포트부(100)로부터 일정간격 이격된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되는 것으로, 상기 무빙베이스플레이트(200)는 상기 서포터레일(30)의 측방에 수평되게 설치되는 무빙레일(40)을 따라 이동가능하게 설치되는 것이 바람직할 것이다.
이는, 대구경 메인파이프(20)의 일측에 플랜지나 연장파이프, 엘보우관 등과 같은 용접대상체를 용접한 이후, 상기 메인파이프(20)의 타측에 플랜지나 연장파이프, 엘보우관 등과 같은 용접대상체의 용접작업을 연속적으로 수행할 수 있도록 함으로써 복잡한 구조의 파이프라인의 용접작업의 연속성을 이룰 수 있도록 하기 위함인 것이다.
이때, 상기 무빙베이스플레이트(200)에는 무빙리미트스위치(260)가 설치되고, 상기 무빙레일(40)에는 상기 무빙리미트스위치(260)에 간섭될 수 있도록 하는 리미트간섭편(41)이 형성되어 상기 무빙베이스플레이트(200)의 왕복이동거리를 조절할 수 있도록 할 수 있을 것이다.
또한, 상기 제1무빙헤드유닛(300)은 상기 무빙베이스플레이트(200)에 수직으로 연장된 직립프레임(210)의 일측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되는 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 것이다.
즉, 상기 제1무빙헤드유닛(300)은 상기 파이프서포트부(100)에 안착된 상기 메인파이프(20)의 직경에 대응하여 상기 직립프레임(210)의 길이방향 이동 및 상기 제1암레일부(311)의 수평왕복이동을 통해 후술되는 상기 용접수행유닛(400)이 메인파이프(20)의 용접위치에 정확히 위치될 수 있도록 함으로써 메인파이프와 용접대상체가 용이한 이음용접이 이루어 질 수 있도록 하기 위함인 것이다.
여기서, 일 실시예로써의 상기 제1무빙헤드유닛(300)을 살펴보면, 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제1암레일부(311)의 설치를 위해 내부가 중공된 헤드바디(310)와, 상기 헤드바디(310)에 장착되어 상기 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 암레일이동모터구(340)와, 상기 헤드바디(310)의 내측에 위치한 상태로 상기 제1암레일부(311)의 외측면에 밀착되는 무빙롤러구(350)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
상기 헤드바디(310)는 상기 직립프레임(210)에 설치된 연장안내레일(220)을 따라 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 것으로, 상기 헤드바디(310)에는 승하강왕복이동을 위한 승하강모터구(330)가 설치된다.
즉, 상기 승하강모터구(330)는 상기 헤드바디(310)에 장착된 상태로 구동축이 상기 직립프레임(210) 방향으로 노출되게 형성되고, 상기 구동축에 장착된 피니언구(331)가 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 설치된 랙기어구(230)에 기어결합되도록 이루어진다.
또한, 상기 암레일이동모터구(340)는 상기 헤드바디(310)에 장착된 상태로 구동축이 상기 헤드바디(310)의 내측으로 노출되게 형성되고, 상기 헤드바디(310)의 내측으로 노출된 구동축에 장착된 이동피니언기어(341)가 상기 제1암레일부(311)에 형성된 조인트랙기어(313)에 기어결합되어 상기 제1암레일부(311)를 수평이동시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 헤드바디(310)에는 상기 승하강모터구(330)와 암레일이동모터구(340)를 보호할 수 있도록 하는 보호커버(320) 및 케이블캐리어(50)의 연결을 위한 캐리어힌지블록(321)이 설치될 수 있을 것이다.
또한, 상기 무빙롤러구(350)는 상기 헤드바디(310)의 내부 상측 및 하측에 위치하도록 설치되는 마운팅구(351)에 상기 헤드바디(310)의 내측방향으로 경사지게 설치되는 슬로프스페이서(352)를 매개로 설치된다.
여기서, 상기 헤드바디(310)에는, 길이방향 일측이 상기 마운팅구(351)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 헤드바디(310)의 외측으로 노출되고, 일방향 회전시 상기 마운팅구(351)를 상기 제1암레일부(311)방향으로 이동시켜 상기 무빙롤러구(350)가 상기 경사면(312)에 밀착될 수 있도록 하는 가압핸들(360)이 설치될 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 상기 무빙롤러구(350)가 상기 경사면(312)에 밀착된 상태로 형성됨은 물론 상기 가압핸들(360)에 의해 상기 경사면(312)에 면밀히 밀착될 수 있도록 하는 구조를 갖음에 따라 일정길이의 상기 제1암레일부(311)의 슬라이딩 왕복이동시 흔들림을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상기 용접수행유닛(400)은 상기 제1암레일부(311)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하여 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 하면서 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 수행하는 것이다.
즉, 상기 메인파이프(20)와 용접대상체(10)가 가용접된 상태에서 상기 메인파이프(20)의 회전시, 가용접선의 위치를 검출하여 상기 용접토치(60)의 끝단위치가 상기 가용접선의 위치에 맞게 실시간 미세조절되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 자동으로 수행하여 용접품질의 향상을 이룰 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 일 실시예로써의 상기 용접수행유닛을 살펴보면, 상기 용접수행유닛(400)은 상기 제1암레일부(311)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 슬라이딩블록(411)이 설치된 슬라이더바디(410)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 트래킹센서부(420)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 가변구동부(430)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
이때, 상기 슬라이딩블록(411)은 상기 슬라이더바디(410)의 내측에 길이방향으로 설치되는 회전스크류봉(413)에 나사결합되게 설치되어 상기 슬라이더바디(410)의 일측에 장착된 구동모터부(414)의 작동에 의한 상기 회전스크류봉(413)의 회 전시, 상기 회전스크류봉(413)을 따라 왕복이동되도록 이루어지고, 상기 슬라이더바디(410)의 길이방향 양측 내부에는 상기 슬라이딩블록(411)에 설치된 감지구(미도시)가 간섭되는 이동제한리미트(미부호)가 설치되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 트래킹센서부(420)는 상기 슬라이딩블록(411)에 장착되는 센서거치부(416)를 매개로 장착되도록 이루어지고, 상기 가변구동부(430)는 상기 슬라이딩블록(411)에 장착플레이트(417)를 매개로 상기 트래킹센서부(420)의 하측에 위치하도록 설치된다.
여기서, 상기 가변구동부(430)는 상기 장착플레이트(417)에 설치된 상태로 일측에 회전축(432)이 돌출된 위빙헤드(431)와, 상기 위빙헤드(431)에 연결되게 설치되어 상기 회전축(432)을 양방향 회전시킬 수 있도록 하는 위빙모터(433)와, 상기 용접토치(60)를 고정한 상태로 상기 위빙헤드(431)의 회전축(432)에 고정되게 설치되는 클램프수단(434)을 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
즉, 상기 위빙모터(433)의 구동에 의해 상기 회전축(432)이 양방향 회전되어 상기 용접토치(60)가 용접의 진행방향에 대하여 옆으로 번갈아 움직이면서 위빙(Weaving)용접을 용이하게 수행할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명에서는 상기 메인파이프(20)에 가용접된 용접대상체의 가용접부위를 상기 트래킹센서부(420)에 의해 추적하여 상기 가변구동부(430)가 그에 대응할 수 있도록 하면서 상기 용접토치가 위빙용접을 수행할 수 있게 되어 용접품질의 향상을 이룰 수 있게 되는 것이다.
특히, 상기 용접대상체가 상기 메인파이프(20)에 이음용접되는 엘보우관인 경우, 가용접된 용접선(11)이 상기 메인파이프(20)의 측면상 경사지게 형성되더라도 상기 트래킹센서부(420)의 추적을 통해 상기 가변구동부(430)가 구동되어 용이한 용접을 수행할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에서는 상기 트래킹센서부(420)에서 센싱된 가용접선의 위치값에 따라 상기 용접토치(60)의 와이어노즐(61)이 가용접부위를 향하도록 제어하는 경우, 상기 와이어노즐(61)의 위치가 상기 승하강모터구(330) 및 암레일이동모터구(340), 상기 구동모터부(414) 및 위빙모터(433)의 연동구동에 의해 정밀제어될 수 있도록 이루어질 수도 있을 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 직립프레임(210)에는 상기 제1무빙헤드유닛(300)과 용접수행유닛(400)에 각각 대응되는 구조를 갖는 제2무빙헤드유닛(500)과 조인용접유닛(600)이 설치될 수 있을 것이다.
즉, 상기 직립프레임(210)의 일측에는 상기 제1무빙헤드유닛(300)이 상하이동가능하게 설치되고, 상기 직립프레임(210)의 타측에는 상기 제2무빙헤드유닛(500)이 상하이동가능하게 설치된 상태에서 상기 용접대상체(10)가 상기 메인파이프(20)의 일측단에 장착되는 플랜지인 경우, 상기 메인파이프(20)에 이음용접되는 상기 플랜지의 외측용접부위 및 내측용접부위를 상기 제1무빙헤드유닛(300)에 연결된 용접수행유닛(400)과 조인용접유닛(600)에 연결된 조인용접유닛(600)에 의해 동시 이음용접할 수 있도록 하여 용접시간의 단축은 물론 고품질의 용접상태를 제공할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기 용접대상체(10)가 상기 메인파이프(20)의 일측단에 장착되는 연장파이프이거나 엘보우파이프인 경우에는 상기 용접수행유닛(400)과 조인용접유닛(600)를 함께 사용하여 용접시간을 단축할 수 있도록 할 수도 있을 것이다.
상기 제2무빙헤드유닛(500)은 상기 직립프레임(210)의 타측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되게 설치된 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 이루어진다.
즉, 상기 제2무빙헤드유닛(500)은 상기 파이프서포트부(100)에 안착된 상기 메인파이프(20)의 직경에 대응하여 상기 직립프레임(210)의 길이방향 이동 및 상기 제2암레일부(511)의 수평왕복이동을 통해 후술되는 상기 조인용접유닛(600)이 상기 메인파이프(20)의 용접위치에 정확히 위치될 수 있도록 함으로써 메인파이프와 용접대상체간 용이한 이음용접이 이루어 질 수 있도록 한다.
일 실시예로써의 상기 제2무빙헤드유닛(500)은 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제2암레일부(511)의 설치를 위해 내부가 중공된 유닛바디(510)와, 상기 유닛바디(510)에 장착되어 상기 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 레일무빙모터구(540)와, 상기 유닛바디(510)의 내측에 위치한 상태로 상기 제2암레일부(511)의 외측면에 밀착되는 가이드롤러구(550)를 포함하여 구성된다.
상기 유닛바디(510)는 상기 직립프레임(210)에 설치된 상기 연장가이드레일(240)을 따라 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 것으로, 상기 유닛바디(510)에는 승하강왕복이동을 위한 구동모터구(530)가 설치된다.
즉, 상기 구동모터구(530)는 상기 유닛바디(510)에 장착된 상태로 구동축이 상기 직립프레임(210)방향으로 노출되게 형성되고, 상기 직립프레임(210)방향으로 노출된 구동축에 장착된 회전피니언기어(531)가 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 설치된 대응랙기어(미도시)에 기어결합되도록 이루어진다.
또한, 상기 레일무빙모터구(540)는 상기 유닛바디(510)에 장착된 상태로 구동축이 상기 유닛바디(510)의 내측으로 노출되게 형성되고, 상기 유닛바디(510)의 내측으로 노출된 구동축에 장착된 스핀피니언기어(541)가 상기 제2암레일부(511)에 형성된 연결랙기어(513)에 기어결합되어 상기 제2암레일부(511)를 수평이동시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 유닛바디(510)에는 상기 구동모터구(530)와 레일무빙모터구(540)를 보호할 수 있도록 하는 프로텍트커버(520) 및 케이블캐리어(50)의 연결을 위한 캐리어연결블록(521)이 설치될 수 있을 것이다.
또한, 상기 가이드롤러구(550)는 상기 유닛바디(510)의 내부 상측 및 하측에 위치하도록 설치되는 인입장착구(551)에 상기 유닛바디(510)의 내측방향으로 경사지게 설치되는 경사스페이서(552)를 매개로 설치되는 것으로, 이는 상기 제2암레일부(511)의 상측단 및 하측단의 슬로프면(512)에 대응될 수 있도록 하기 위함인 것이다.
여기서, 상기 제1,2무빙헤드유닛(300,500)에는 상기 직립프레임(210)의 일측면 및 타측면 상하측에 설치되는 엔드스토퍼(71)에 걸림되는 걸림스위치(70)와, 상기 제1,2암레일부(311,511)의 길이방향 양측에 설치되는 엔드플레이트(81)에 걸림되는 반응스위치(80)가 설치될 수 있을 것이다.
즉, 상기 엔드스토퍼(71)와 엔드플레이트(81)에 걸림되는 상기 걸림스위치(70)와 반응스위치(80)의 센싱에 의해 상기 제1,2무빙헤드유닛(300,500)의 승하강이동 및 상기 제1,2암레일부(311,511)이 슬라이딩 이동이 제한되는 것이다.
또한, 상기 유닛바디(510)에는, 길이방향 일측이 상기 인입장착구(551)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 유닛바디(510)의 외측으로 노출되고, 일방향 회전시 상기 인입장착구(551)를 상기 제2암레일부(511)방향으로 이동시켜 상기 가이드롤러구(550)가 상기 슬로프면(512)에 밀착될 수 있도록 하는 프레스핸들(560)이 설치될 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 상기 가이드롤러구(550)가 상기 슬로프면(512)에 밀착된 상태로 형성됨은 물론 상기 프레스핸들(560)에 의해 상기 슬로프면(512)에 면밀히 밀착될 수 있는 구조를 갖음에 따라 일정길이의 상기 제2암레일부(311)의 슬라이딩 왕복이동시 흔들림을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상기 조인용접유닛(600)은, 상기 제2암레일부(511)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치의 추적을 통해 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 함으로써 상기 용접수행유닛(400)과 함께 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 수행하되 상기 용접수행유닛(400)와 대향되게 배치되도록 이루어진다.
즉, 상기 용접수행유닛(400)과 조인용접유닛(600)은 상기 메인파이프(20)에 대하여 상,하로 배치되거나 좌,우로 배치되도록 이루어져 상기 메인파이프(20)와 용접대상체간 원주상 이음용접을 신속하게 수행할 수 있도록 함은 물론 상기 용접대상체가 플랜지인 경우에도 상기 플랜지의 내외부 용접이 동시에 이루어질 수 있도록 하여 용접작업의 효율성을 높일 수 있도록 한다.
일 실시예로써의 상기 조인용접유닛(600)은 상기 제2암레일부(511)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 무빙블록(611)이 설치된 무빙안내바디(610)와, 상기 무빙블록(611)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 추적센서부(620)와, 상기 무빙블록(611)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 위치변환부(630)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
이때, 상기 무빙블록(611)은 상기 무빙안내바디(610)의 내측에 길이방향으로 설치되는 스크류봉체(613)에 나사결합되게 설치되어 상기 무빙안내바디(610)의 일측에 장착된 작동모터부(614)의 구동에 의한 상기 스크류봉체(613)의 회전시, 상기 스크류봉체(613)을 따라 왕복이동되도록 이루어지고, 상기 무빙안내바디(610)의 길이방향 양측 내부에는 상기 무빙블록(611)에 설치된 터치구(미도시)가 간섭되는 무빙제한리미트(미도시)가 설치되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 추적센서부(620)는 상기 무빙블록(611)에 장착되는 센서연결편(616)를 매개로 장착되도록 이루어지고, 상기 위치변환부(630)는 상기 무빙블록(611)에 설치플레이트(617)를 매개로 상기 추적센서부(620)의 하측에 위치하도록 설치된다.
여기서, 상기 위치변환부(630)는 상기 설치플레이트(617)에 설치된 상태로 일측에 스핀축(632)이 돌출된 쉐이크헤드(631)와, 상기 쉐이크헤드(631)에 연결되게 설치되어 상기 스핀축(632)을 양방향 회전시킬 수 있도록 하는 쉐이크모터(633)와, 상기 용접토치(60)를 고정한 상태로 상기 쉐이크헤드(631)의 스핀축(632)에 고정되게 설치되는 토치클램프(634)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
즉, 상기 쉐이크모터(633)의 구동에 의해 상기 스핀축(632)이 양방향 회전되어 상기 용접토치(60)가 용접의 진행방향에 대하여 옆으로 번갈아 움직이면서 위빙(Weaving)용접을 용이하게 수행할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 상기 메인파이프(20)에 가용접된 용접대상체의 이음용접시, 상기 용접수행유닛(400)과 조인용접유닛(600)의 위빙용접을 통해 상기 메인파이프(20)와 용접대상체(10)간 고품질의 용접상태를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 자동용접장치에는 자동용접의 수행을 제어할 수 있도록 하는 제어컨트롤유닛(700)이 구비되는 것이 바람직할 것이다.
즉, 상기 제어컨트롤유닛(700)에서는 상기 파이프서포트부(100) 및 무빙베이스플레이트(200)의 이동을 제어하고, 상기 파이프서포트부(100)에 안착된 대구경 상기 메인파이프(20)를 회전시킬 수 있도록 제어할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 제1,2무빙헤드유닛(300,500)의 상하이동에 대한 제어는 물론 상기 트래킹센서부(420) 및 추적센서부(620)에서 센싱된 가용접선의 위치값에 따라 상기 용접수행유닛(400) 및 조인용접유닛(600)를 구동시켜 상기 용접토치(60)의 와이어노즐(61)이 가용접부위를 향할 수 있도록 제어하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 자동용접장치에는 상기 용접수행유닛(400) 및 조인용접유닛(600)에 고정된 용접토치로의 용접와이어 공급을 위한 와이어 자동피더공급장치(800)이 설치될 수 있을 것이다.
즉, 상기 와이어 자동피더공급장치(800)은 상기 제어컨트롤유닛(700)과 전기적으로 연결되어 상기 용접수행유닛(400)과 조인용접유닛(600)방향으로 용접와이어를 자동공급하도록 이루어진다.
상기와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 용접대상체 11: 용접선
20: 메인파이프 30: 서포터레일
40: 무빙레일 50: 케이블캐리어
60: 용접토치 70: 걸림스위치
80: 반응스위치 100: 파이프서포트부
110: 프런트서포터 160: 리어서포터
200: 무빙베이스플레이트 210: 직립프레임
260: 무빙리미트스위치 300: 제1무빙헤드유닛
310: 헤드바디 330: 승하강모터구
340: 암레일이동모터구 350: 무빙롤러구
400: 용접수행유닛 410: 슬라이더바디
420: 트래킹센서부 430: 가변구동부
500: 제2무빙헤드유닛 510: 유닛바디
530: 구동모터구 540: 레일무빙모터구
550: 가이드롤러구 600: 조인용접유닛
610: 무빙안내바디 620: 추적센서부
630: 위치변환부 700: 제어컨트롤유닛
800: 와이어 자동피더공급장치

Claims (7)

  1. 일단에 용접대상체가 가용접된 메인파이프(20)가 상부에 안착된 상태로 상호 일정간격 이격되게 설치되어 상기 메인파이프(20)를 회전시킬 수 있도록 하는 파이프서포트부(100);
    상기 파이프서포트부(100)로부터 일정간격 이격된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향을 따라 왕복이동가능하게 설치되는 무빙베이스플레이트(200);
    상기 무빙베이스플레이트(200)에 수직으로 연장된 직립프레임(210)의 일측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되는 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 제1무빙헤드유닛(300);
    상기 제1암레일부(311)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하여 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 하면서 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20) 간 이음용접을 수행하는 용접수행유닛(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프라인 자동용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용접수행유닛(400)은, 상기 제1암레일부(311)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 슬라이딩블록(411)이 설치된 슬라이더바디(410)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 트래킹센서부(420)와, 상기 슬라이딩블록(411)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 가변구동부(430)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1무빙헤드유닛(300)은, 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제1암레일부(311)의 설치를 위해 내부가 중공된 헤드바디(310)와, 상기 헤드바디(310)에 장착되어 상기 제1암레일부(311)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 암레일이동모터구(340)와, 상기 헤드바디(310)의 내측에 위치한 상태로 상기 제1암레일부(311)의 외측면에 밀착되는 무빙롤러구(350)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 헤드바디(310)에는, 길이방향 일측이 상기 마운팅구(351)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 헤드바디(310)의 외측으로 노출되고, 일방향 회전시 상기 마운팅구(351)를 상기 제1암레일부(311)방향으로 이동시켜 상기 무빙롤러구(350)가 상기 경사면(312)에 밀착될 수 있도록 하는 가압핸들(360)이 설치되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 직립프레임(210)의 타측면에 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 직립프레임(210)에 수직되게 설치된 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 하는 제2무빙헤드유닛(500)과,
    상기 제2암레일부(511)의 일측에 장착되어 상기 파이프서포트부(100)에 의한 상기 메인파이프(20)의 회전시, 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치의 추적을 통해 용접토치(60)의 끝단위치가 가변될 수 있도록 함으로써 상기 용접수행유닛(400)과 함께 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 이음용접을 수행하되 상기 용접수행유닛(400)와 대향되게 배치되는 조인용접유닛(600)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2무빙헤드유닛(500)은, 상기 직립프레임(210)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되되 상기 제2암레일부(511)의 설치를 위해 내부가 중공된 유닛바디(510)와, 상기 유닛바디(510)에 장착되어 상기 제2암레일부(511)를 상기 메인파이프(20)방향으로 왕복이동시키는 레일무빙모터구(540)와, 상기 유닛바디(510)의 내측에 위치한 상태로 상기 제2암레일부(511)의 외측면에 밀착되는 가이드롤러구(550)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 조인용접유닛(600)은, 상기 제2암레일부(511)에 장착된 상태로 상기 메인파이프(20)의 길이방향으로 왕복이동되는 무빙블록(611)이 설치된 무빙안내바디(610)와, 상기 무빙블록(611)에 연결되게 설치되어 상기 용접대상체(10)와 메인파이프(20)간 가용접위치를 추적하는 추적센서부(620)와, 상기 무빙블록(611)에 연결된 상태로 상기 용접토치(60)를 회전시켜 상기 용접토치(60)의 끝단에 위치하는 와이어노즐(61)의 위치가 가변될 수 있도록 하는 위치변환부(630)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대구경 복합구조 파이프 자동용접장치.
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