KR20240033417A - Pipe welding automation system using robot and welding method using the same - Google Patents

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KR20240033417A
KR20240033417A KR1020220112051A KR20220112051A KR20240033417A KR 20240033417 A KR20240033417 A KR 20240033417A KR 1020220112051 A KR1020220112051 A KR 1020220112051A KR 20220112051 A KR20220112051 A KR 20220112051A KR 20240033417 A KR20240033417 A KR 20240033417A
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Abstract

본 기술은 배관자재를 용접시에 제어부의 제어를 통해 자동화하여 용접을 실행할 수 있는 배관 용접 자동화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어부의 제어를 통해 배관자재를 용접하기 위한 용접 자동화 시스템에 있어서, 승강은 물론, 좌우측 방향과 전후 방향으로 안착하는 배관자재의 사이즈에 따라 이동이 가능하며, 안착한 배관자재를 틸팅과 동시에 회전시킬 수 있는 로테이터와, 상기 로테이터와 회전가능하게 설치되는 용접로봇 및 상기 용접로봇이 파지할 수 있게 토치를 제공하여 상기 용접로봇에 의해 배관자재의 용접이 가능하게 하는 토치거치대를 포함하는 것을 특징으로 한다.This technology relates to a pipe welding automation system that can perform welding by automatically performing welding through the control of a control unit when welding pipe materials. More specifically, in the welding automation system for welding pipe materials through control of the control unit, A rotator that can move up and down as well as in the left and right directions and in the forward and backward directions according to the size of the seated piping material, and can tilt and rotate the seated piping material at the same time, a welding robot that is rotatably installed with the rotator, and the welding device. It is characterized by including a torch holder that provides a torch for the robot to hold, thereby enabling welding of pipe materials by the welding robot.

Description

협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템 및 이를 이용한 용접방법{Pipe welding automation system using robot and welding method using the same}Pipe welding automation system using collaborative robot and welding method using the same {Pipe welding automation system using robot and welding method using the same}

본 기술은 배관자재를 용접시에 제어부의 제어를 통해 자동화하여 용접을 실행할 수 있는 배관 용접 자동화 시스템에 관한 것이다.This technology relates to a pipe welding automation system that can automatically perform welding through the control of the control unit when welding pipe materials.

일반적으로 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 방법으로서 전기아크용접, 아르곤용접, CO2용접, 산소용접 등의 다양한 종류가 있다.In general, welding is a method of joining metal materials of the same or different types by applying heat and pressure to directly bond solids. There are various types such as electric arc welding, argon welding, CO2 welding, and oxygen welding.

용접은 주조, 금형, 열처리, 표면 처리 및 소성가공과 같이 제품 생산의 필수 과정인 가공 및 조립 공정에 사용되는 핵심 생산 공정이며 조선, 플랜트, 자동차, 건설, 항공우주 등 주력 기간산업과 성장동력 산업에서 제품의 품질 및 내구성, 생산성, 부가가치 등을 결정하는 핵심기술로서 거의 모든 제조업에서 필수적으로 사용되므로 기술개발에 의한 경제적 및 산업적 파급효과가 큰 뿌리 기술이다.Welding is a core production process used in the processing and assembly processes, which are essential processes for product production, such as casting, molding, heat treatment, surface treatment, and plastic processing, and is used in key basic industries and growth engine industries such as shipbuilding, plants, automobiles, construction, and aerospace. It is a core technology that determines the quality, durability, productivity, and added value of products and is essential in almost all manufacturing industries, so it is a root technology that has a large economic and industrial ripple effect through technology development.

이러한 용접기술이 반영되는 종래의 플랜지와 배관으로 이루어진 배관자재는 간이거치대를 이용하여 작업자가 수동으로 용접을 실행하는 방식을 취하고 있으며, 이로 인한 용접 포인트 세팅에 작업자의 숙련도에 따라 많은 시간을 할당해야 한다.Piping materials made up of conventional flanges and pipes that reflect this welding technology are manually welded by workers using simple stands, and as a result, a lot of time must be allocated to setting welding points depending on the worker's skill level. do.

특히, 배관자재의 용접 중 토치에 대한 높낮이 위치조절은 간이거치대에 구비된 수동기구를 이용하여 조작하게 되는데, 수동조작은 전후좌우는 물론, 상하 높이까지 모두 수동으로 조정해야 하기에 작업자의 피로도 상승뿐 아니라, 손목에 무리가 가해져 안전사고를 일으키는 원인으로도 인식되고 있는 실정이다.In particular, while welding piping materials, the height position of the torch is adjusted using a manual tool provided on a simple stand. Manual operation requires manual adjustment of not only front and back, left and right, but also top and bottom height, which increases worker fatigue. In addition, it is recognized as a cause of safety accidents due to strain on the wrist.

또한, 간이거치대에 안착된 배관자재를 용접시에 작업자마다 서로 다른 위치에서 용접을 실행하기 때문에 품질의 퀄리티도 하락하게 되며, 이는 작업자의 숙련도에 따라 토치의 각도, 방향, 자세 등의 용접조건도 상이하게 적용되기에 품질하락의 원인이 되기도 한다.In addition, when welding piping materials placed on a simple stand, the quality deteriorates because each worker performs the welding in a different position. This is because welding conditions such as the angle, direction, and posture of the torch vary depending on the worker's skill level. Because they are applied differently, they can cause quality decline.

아울러, 배관자재가 안착하는 간이거치대 역시, 크레인을 통해 이송된 배관자재의 위치에 따라 자주 이동해야 하며, 그 이동에 의한 작업자의 피로도는 물론, 안전사고의 원인으로도 작용될 수 있으며, 간이거치대 자체에 대한 안전도도 신뢰성이 없어 또 다른 2차 사고의 원인이 되는 문제점이 발생하게 된다.In addition, the simple stand on which the piping materials are placed must also be moved frequently depending on the location of the piping materials transported through the crane, and this movement can not only cause fatigue for workers but also cause safety accidents. As the safety itself is not reliable, problems that cause secondary accidents occur.

국내공개특허 제10-2021-9664호(공개일:2021.01.27.)Domestic Published Patent No. 10-2021-9664 (Published Date: 2021.01.27.) 국내등록특허 제10-2092588호(공고일:2020.03.26.)Domestic registered patent No. 10-2092588 (announcement date: 2020.03.26.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 배관자재에 대한 용접 포인트 세팅을 간소화하되 이와 더불어 배관자재가 거치되는 기구에 대한 상하전후좌우 방향에 대한 조정을 자동화하여 용접작업에 대한 작업시간을 단축시키며, 작업자의 숙련도와 상관 없이 토치에 대한 용접조건을 균일화함과 동시에 배관자재가 거치되는 거치대의 이동이 불필요하여 용접에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 용접 자동화 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described conventional problems, the present invention simplifies the setting of welding points for piping materials, and in addition, reduces the working time for welding work by automating the adjustment of the up-down, front-back, left-right, and left-right directions of the device on which the piping materials are mounted. The purpose is to provide a welding automation system that can uniformize the welding conditions for the torch regardless of the operator's skill level and at the same time increase the reliability of welding by eliminating the need to move the stand on which the piping material is mounted.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템은 제어부(400)의 제어를 통해 배관자재(10)를 용접하기 위한 용접 자동화 시스템에 있어서, 승강(Z축)은 물론, 좌우측(Y축) 방향과 전후(X축) 방향으로 안착하는 배관자재(10)의 사이즈에 따라 이동이 가능하며, 안착한 배관자재(10)를 틸팅과 동시에 회전시킬 수 있는 로테이터(100)와, 상기 로테이터(100)와 회전가능하게 설치되는 용접로봇(200) 및 상기 용접로봇(200)이 파지할 수 있게 토치(340)를 제공하여 상기 용접로봇(200)에 의해 배관자재(10)의 용접이 가능하게 하는 토치거치대(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned technical problem, the pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention is a welding automation system for welding the pipe material 10 through control of the control unit 400, and the lifting and lowering (Z axis) Of course, it is possible to move depending on the size of the seated piping material 10 in the left and right (Y-axis) directions and the front-back (X-axis) direction, and the rotator 100 is capable of tilting and rotating the seated piping material 10 at the same time. and a welding robot 200 that is rotatably installed with the rotator 100 and a torch 340 that the welding robot 200 can grasp, so that the piping material 10 can be held by the welding robot 200. It is characterized by including a torch holder 300 that enables welding.

또한, 상기 제어부(400)에 의해 제어되는 상기 용접로봇(200)은 구동부재(220)에 의해 회전가능하도록 상기 로테이터(100)와 회전가능하게 설치되는 회전대(210)와, 상기 회전대(210)에 설치되되 다수의 연결대(231)가 서로 회전이 가능한 다관절 형태로 이루어진 암(230) 및 상기 암(230)의 일측 단부에 설치되어 상기 토치(340)를 파지하거나 상기 토치거치대(300)에 내려놓는 그립퍼(240)를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the welding robot 200 controlled by the control unit 400 includes a rotating table 210 rotatably installed with the rotator 100 so as to be rotatable by a driving member 220, and a rotating table 210. An arm 230 is installed in a multi-joint form in which a plurality of connecting rods 231 can rotate with each other, and is installed at one end of the arm 230 to hold the torch 340 or to hold the torch holder 300. It is desirable to include a gripper 240 for putting down.

또한, 상기 제어부(400)에 의해 제어되는 상기 토치거치대(300)는 수직방향으로 길이를 갖되 회전 가능한 포스트(310)와, 상기 포스트(310) 일측에 적어도 하나 이상 연장 형성된 연장바(320) 및 상기 포스트(310) 외면에 고정 설치되는 용접가스 공급탱크(330)를 포함하되, 상기 토치(340)는 플렉시블한 관을 통해 소정길이를 갖도록 형성되되 일측이 상기 용접가스 공급탱크(330)와 관 연결되며, 타측은 상기 연장바(320)와 탈착 가능하게 결합하여 상기 용접로봇(200)에 의해 파지 또는 해지될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the torch holder 300 controlled by the control unit 400 includes a post 310 that has a length in the vertical direction but is rotatable, an extension bar 320 extending at least one side from one side of the post 310, and It includes a welding gas supply tank 330 fixedly installed on the outer surface of the post 310, and the torch 340 is formed to have a predetermined length through a flexible pipe, and one side is connected to the welding gas supply tank 330 and the pipe. It is preferably connected, and the other side is detachably coupled to the extension bar 320 so that it can be held or released by the welding robot 200.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 자동화된 용접로봇을 이용한 배관자재의 용접실행 및 제어부에 대한 용접포인트 영역의 자동실행으로 인하여 간소화된 세팅으로 인한 작업시간의 축소 효과를 기대하게 된다.According to the present invention, the effect of reducing work time due to simplified settings is expected due to the welding of piping materials using an automated welding robot and the automatic execution of the welding point area for the control unit, which is different from the conventional one.

또한, 종래와는 차별적으로 제어부를 통한 미세조절 용접으로 인하여 용접로봇을 통해 정밀한 미세용접작업이 가능해지는 효과를 기대할 수 있게 된다.In addition, it is possible to expect the effect of enabling precise micro-welding work through a welding robot due to fine-adjustment welding through the control unit, which is different from the conventional method.

또한, 종래와는 차별적으로 제어부를 통해 입력된 모션데이터를 기반으로 서로 다른 사이즈를 갖는 배관자재가 로테이터에 용이하게 안착 고정될 수 있어 용접에 필요한 작업의 진행속도는 물론, 정확도가 향상된 배관자재를 획득할 수 있는 효과를 기대하게 된다.In addition, unlike in the past, piping materials of different sizes can be easily seated and fixed on the rotator based on motion data input through the control unit, improving the speed of work required for welding as well as piping materials with improved accuracy. We look forward to the effects that can be achieved.

도 1a는 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 나타낸 도면.
도 1b는 도 1a에 대한 로테이터에 설치된 용접로봇의 구동부재를 나타낸 확대도.
도 2는 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템에 대한 로테이터의 이동방향을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템에 대한 제어부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템에 대한 배관자재가 안착한 로테이터의 틸팅 이전을 나타낸 도면.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 대한 틸팅 이후를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법을 나타낸 흐름도.
도 7은 도 6에 대한 배관자재를 용접시와 원위치한 상태에서의 용접로봇을 나타낸 도면.
도 8은 도 6에 대한 배관자재의 용접이 실행된 이후에 용접로봇의 위치를 나타낸 작용관계도.
Figure 1a is a diagram showing an automated pipe welding system using a collaborative robot according to the present invention.
Figure 1b is an enlarged view showing the driving member of the welding robot installed on the rotator of Figure 1a.
Figure 2 is a diagram showing the moving direction of the rotator in the pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the control unit for the pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the tilting transfer of the rotator on which the pipe material is seated in the pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B are views after tilting with respect to FIG. 4.
Figure 6 is a flow chart showing a welding method using an automated pipe welding system using a collaborative robot according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the welding robot in the original position and when welding the piping material of Figure 6.
Figure 8 is an operational relationship diagram showing the position of the welding robot after welding the piping material shown in Figure 6 is performed.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the attached drawings. The embodiments described herein may be modified in various ways. Specific embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the attached drawings are only intended to facilitate understanding of the various embodiments. Therefore, the technical idea is not limited to the specific embodiments disclosed in the attached drawings, and it should be understood that all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the invention are included.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is abbreviated or omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템(이하, 간략하게 '용접시스템'이라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention (hereinafter simply referred to as the 'welding system') will be described in detail with reference to the attached drawings.

설명에 앞서, 하기에 기재된 배관자재(10)는 본 발명의 요지를 명확하게 이해시키기 위해 배관(13) 및 해당 배관(13)의 단부와 용접에 의해 이어지는 플랜지(11)로 지칭하여 설명하되 인사이드 포인트(P1)는 배관(13) 외면과 플랜지(11) 외면 간의 이음부를 의미하며, 아웃사이드 포인트(P2)는 배관(13)과 플랜지(11) 내면 간의 이음부를 의미하고 있음에 유의한다.Prior to the description, the piping material 10 described below will be described as a piping 13 and a flange 11 connected by welding to the end of the piping 13 to clearly understand the gist of the present invention, but inside Note that the point (P1) refers to the joint between the outer surface of the pipe 13 and the outer surface of the flange 11, and the outside point (P2) refers to the joint between the inner surface of the pipe 13 and the flange 11.

먼저, 본 발명에 따른 용접시스템(1)은 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 로테이터(100), 용접로봇(200), 토치거치대(300) 및 이들 구성을 전체적으로 제어하는 작업자에 의해 스크린 터치 등으로 제어가 가능한 제어부(400)를 포함한다.First, as shown in FIG. 1, the welding system 1 according to the present invention is largely comprised of a rotator 100, a welding robot 200, a torch holder 300, and a screen touch, etc. by an operator who overall controls these components. It includes a control unit 400 that can be controlled.

도 2 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 제어부(400)에 의해 제어되는 상기 로테이터(100)는 도시한 바와 같이, 크레인(미도시) 등에 의해 상기 로테이터(100) 상부에서 공급되는 배관자재(10)의 서로 다른 사이즈에 따라 안정적으로 안착하며, 안착 이후에는 용접위치에 따라 해당 배관자재(10)의 위치를 변경할 수 있도록 하기 위한 구성으로 베이스(110), 하부몸체(120), 상부몸체(130) 및 승강대(140)를 포함한다.If described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5, the rotator 100 controlled by the control unit 400 has a pipe supplied from the upper part of the rotator 100 by a crane (not shown), etc., as shown. It is stably seated according to the different sizes of the material 10, and after seating, the position of the corresponding piping material 10 can be changed according to the welding position. The base 110, the lower body 120, and the upper part are It includes a body 130 and a lifting platform 140.

예컨대 베이스(110)는 후에 설명하는 하부몸체(120), 상부몸체(130) 및 승강대(140)가 설치되되 크레인을 통해 이송된 배관자재(10)가 작업영역(Z2)에 진입할 수 있도록 작업자에 의해 배치된다.For example, the base 110 is equipped with a lower body 120, an upper body 130, and an elevating platform 140, which will be described later, so that the piping material 10 transferred through the crane can enter the work area (Z2). is placed by

베이스(110)에는 작업자에 의해 조작이 가능한 터치스크린이 구비된 모니터로 구현된 제어부(400)가 회전 및 이동가능하게 설치대에 탈착 가능하게 장착된다.On the base 110, a control unit 400 implemented as a monitor with a touch screen that can be operated by an operator is rotatably and movably mounted on a detachable installation stand.

한편, 도시되어 있지 않으나, 본 발명에서의 로테이터(100)를 구성하는 베이스(110) 내부에는 적어도 하나 이상의 실린더 등으로 구성된 틸팅수단(미도시)이 더 구비되어 상기 베이스(110) 자체가 소정의 경사각을 갖도록 틸팅되어 작업영역(Z2)에 배치된 배관자재(10) 역시, 상기 틸팅수단에 의해 기울기가 조절될 수 있도록 한다.Meanwhile, although not shown, a tilting means (not shown) consisting of at least one cylinder is further provided inside the base 110 constituting the rotator 100 in the present invention, so that the base 110 itself is adjusted to a predetermined position. The piping material 10 tilted to have an inclination angle and placed in the work area Z2 also has its inclination adjusted by the tilting means.

이를 통해, 작업자는 용이하게 인사이트 포인트(P1)과 아웃사이드 포인트(P2)를 포함하는 용접포인트 영역(Z1)에 대하여 후술하는 용접로봇(200)에 의해 용접이 실행될 수 있게 되며, 이에 대한 상세한 설명은 본 발명에 따른 용접방법(2)에서 더욱 자세히 설명하도록 한다.Through this, the worker can easily perform welding on the welding point area (Z1) including the insight point (P1) and the outside point (P2) by the welding robot 200, which will be described later, and a detailed description of this will be provided. will be described in more detail in the welding method (2) according to the present invention.

또한, 하부몸체(120)는 플랜지(11) 하부 외면이 안착하기 위한 구성으로 도시한 바와 같이, 상기 플랜지(11)가 안착하는 한 쌍의 하부롤러(121)가 회전가능하게 작업영역(Z2) 내에 위치하도록 베이스(110)에 설치되며, 상기 베이스(110) 길이방향 즉, 승강대(140)와 근접하거나 멀어지는 전후(X축) 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치된다.In addition, as shown, the lower body 120 is configured to seat the lower outer surface of the flange 11, so that the pair of lower rollers 121 on which the flange 11 is seated are rotatable, and are located in the work area Z2. It is installed on the base 110 to be located within the base 110, that is, in the longitudinal direction of the base 110, that is, it is installed to move back and forth in the forward and backward (X-axis) direction closer to or farther away from the lifting platform 140.

이때, 각각의 하부롤러(121) 둘레면에는 플랜지(11)가 삽입되기 위한 삽입홈이 형성되는 것이 바람직하며, 한 쌍의 상기 하부롤러(121)는 상호 간의 간격이 좁혀졌다가 멀어질 수 있게 전후(Y)축 방향으로 베이스(110)에 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that an insertion groove for inserting the flange 11 is formed on the circumferential surface of each lower roller 121, and the pair of lower rollers 121 can be spaced apart from each other after narrowing. It is desirable to be movably installed on the base 110 in the front-to-back (Y) axis direction.

아울러, 하부몸체(120)는 베이스(110)의 길이방향으로 전후(X축) 왕복 이동이 가능하게 설치되며, 상기 하부몸체(120)의 전후 이동은 상기 베이스(110) 내부에 구비된 실린더 등을 통해 구현될 수 있다.In addition, the lower body 120 is installed to enable reciprocating movement back and forth (X-axis) in the longitudinal direction of the base 110, and the forward and backward movement of the lower body 120 is performed using a cylinder, etc. provided inside the base 110. It can be implemented through .

또한, 상부몸체(130)는 상술함 하부몸체(120) 상부에 위치하도록 승강대(140) 상부에 회전가능하게 설치되되 한 쌍의 상부롤러(131)와 함께 플랜지(11) 상부 외면이 삽입되어 배관자재(10)가 안정적으로 로테이터(100)에 장착 고정될 수 있도록 한다.In addition, the upper body 130 is rotatably installed on the upper part of the lifting platform 140 so as to be located above the lower body 120 as described above, and the upper outer surface of the flange 11 is inserted along with a pair of upper rollers 131 for piping. Ensure that the material 10 is stably mounted and fixed on the rotator 100.

이때, 상부롤러(131) 둘레면에도 상술한 하부롤러(121)와 동일하게 플랜지(11)가 삽입되기 위한 삽입홈이 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that an insertion groove for inserting the flange 11 is formed on the circumferential surface of the upper roller 131 as in the lower roller 121 described above.

또한, 승강대(140)는 도시한 바와 같이, 베이스(110) 상부에 수직방향으로 길이를 갖도록 설치되되 그 상부에 설치된 상부몸체(130)가 상기 승강대(140) 길이방향을 따라 승강(Z축)할 수 있는 구조로 이루어져 서로 다른 사이즈(예를 들어, 배관 또는 플랜지 지름의 크기)를 갖는 배관자재(10)가 작업영역에 안정적으로 거치될 수 있도록 한다.In addition, as shown, the elevating platform 140 is installed to have a length in the vertical direction on the upper part of the base 110, and the upper body 130 installed on the upper part moves up and down (Z-axis) along the longitudinal direction of the elevating platform 140. It has a structure that allows piping materials 10 of different sizes (for example, the size of the pipe or flange diameter) to be stably mounted in the work area.

아울러, 승강대(140) 역시, 상기 승강대(140) 내부에 구비된 실린더에 의해 승강구조를 갖도록 할 수 있다.In addition, the lifting platform 140 can also have a lifting structure by means of a cylinder provided inside the lifting platform 140.

그리고, 상기 용접로봇(200)은 상술한 로테이터(100)에 안정적으로 안착 고정된 배관자재(10)의 용업포인트 영역(Z1)을 제어부(400)의 제어를 통해 후술하는 토치(340)를 파지하여 용접시키기 위한 구성으로 회전대(210), 구동부재(220), 암(230) 및 그립퍼(240)를 포함한다.In addition, the welding robot 200 holds the torch 340, which will be described later, by controlling the welding point area Z1 of the piping material 10, which is stably seated and fixed on the rotator 100, through the control of the control unit 400. The configuration for welding includes a rotating table 210, a driving member 220, an arm 230, and a gripper 240.

예컨대 회전대(210)는 도시한 바와 같이, 체인이나 벨트 등을 통해 연결된 감속모터와 기어 등의 구성을 포함하는 구동부재(220)를 통해 승강대(140) 상부에서 회전할 수 있도록 일측이 상기 승강대(140)를 관통하여 축 결합하되 타측에는 암(230)이 체결된다.For example, as shown, the rotating table 210 has one side so that it can rotate at the upper part of the lifting platform 140 through a driving member 220 including a reduction motor and a gear connected through a chain, belt, etc. 140), and the shaft is coupled to the other side, and the arm 230 is fastened to the other side.

이를 위해, 승강대(140)는 전체적으로 판의 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 크레인 등을 통해 배관자재(10)가 작업영역(Z1)에 진입하거나 용접이 완료된 이후에 해당 작업영역에서 이탈시에 회전하여 크레인과 간섭이 일어나지 않도록 한다.For this purpose, the lifting platform 140 may be formed to have the shape of a plate as a whole, and rotates when the piping material 10 enters the work area (Z1) through a crane or the like or leaves the work area after welding is completed. So that there is no interference with the crane.

또한, 암(230)은 도시한 바와 같이, 다수의 연결대(231)가 서로 회전가능하게 연결된 다관절 형태로 이루어져 있으며, 일측이 회전대(210) 타측과 결합하며, 타측에는 그립퍼(240)가 형성되어 토치(340)의 탈착이 가능하게 한다.In addition, as shown, the arm 230 is composed of a multi-joint form in which a plurality of connecting rods 231 are rotatably connected to each other, one side is coupled to the other side of the rotating rod 210, and a gripper 240 is formed on the other side. This makes it possible to attach and detach the torch 340.

그리고, 상기 토치거치대(300)는 상술한 용접로봇(200)에 의해 파지가 가능하되 용접에 필요한 토치(340)를 제공하기 위한 구성으로 포스트(310), 연장바(320), 용접가스 공급탱크(330) 및 토치(340)를 포함한다.In addition, the torch holder 300 can be held by the welding robot 200 described above and is configured to provide the torch 340 necessary for welding, including a post 310, an extension bar 320, and a welding gas supply tank. Includes (330) and torch (340).

예컨대 포스트(310)는 도시한 바와 같이, 상술한 로테이터(100)와 근접하게 수직방향으로 길이를 갖도록 기둥의 형상을 가지며, 외면에는 상기 로테이터(100) 방향으로 적어도 하나 이상의 연장바(320)가 연장 형성되어 토치(340)의 안착에 의해 용접로봇(200)이 상기 토치(340)를 용이하게 파지할 수 있도록 한다.For example, as shown, the post 310 has the shape of a pillar with a length in the vertical direction close to the above-described rotator 100, and has at least one extension bar 320 on its outer surface in the direction of the rotator 100. It is formed as an extension so that the welding robot 200 can easily hold the torch 340 by seating it.

아울러, 포스트(310) 내부에는 제어부의 제어를 통해 상기 포스트(310)가 최소 90도 회전할 수 있는 모터 등을 이용한 회전수단(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 회전수단은 크레인을 통해 배관자재(10)가 작업영역(Z1)에 출입시 돌출된 연장바(320)의 간섭이 일어나는 것을 방지시킨다.In addition, a rotation means (not shown) using a motor or the like that can rotate the post 310 by at least 90 degrees under the control of the control unit may be provided inside the post 310, and the rotation means is connected to a pipe through a crane. It prevents interference from the protruding extension bar 320 when the material 10 enters and exits the work area Z1.

이때, 연장바(320) 외면에는 토치(340)가 이탈없이 안정적으로 안착하기 위한 안착대(321) 또는 상기 안착대(321)에 안착한 상기 토치(340)에서 연장되어 용접가스 공급탱크(330)와 관(PIPE) 연결되는 구부러짐과 펴짐이 자유로운 플렉시블한 재질의 연결관이 거치되기 위한 걸이대(323) 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, on the outer surface of the extension bar 320, there is a seating table 321 for stably seating the torch 340 without separation or a welding gas supply tank 330 that extends from the torch 340 seated on the seating table 321. It is preferable to further include at least one of the hangers 323 for holding the flexible pipe that is connected to the pipe and the pipe (PIPE).

아울러, 걸이대(323)는 후크 형상으로 성형되어 용접로봇(200)이 토치(340)를 파지한 이후에 연결관이 자유로이 상기 걸이대(323)에 걸쳐진 상태에서 자유로이 이동할 수 있도록 한다.In addition, the hanger 323 is formed into a hook shape so that after the welding robot 200 holds the torch 340, the connector can move freely while being hung on the hanger 323.

한편, 본 발명에서의 토치거치대(300)는 아르곤과 같은 불활성 가스 속에서 비소모성 텅스텐 전극봉과 모재간의 아크열에 의해 모재를 용접하되 용접부 주위에 불활성 가스를 공급하면서 용접하는 TIG 용접(Tungsten Inert Gas Welding)에 필요한 토치(340)와 용접가스 공급탱크(330)를 일예로 하여 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 용접방식에 따라 다르게 적용되는 것도 가능하다.Meanwhile, the torch holder 300 in the present invention is TIG welding (Tungsten Inert Gas Welding), which welds the base metal by arc heat between the non-consumable tungsten electrode and the base metal in an inert gas such as argon while supplying an inert gas around the weld area. ) is described using the torch 340 and the welding gas supply tank 330 required for this as an example, but this is only one embodiment and may be applied differently depending on the welding method.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법(이하, 간략하게 '용접방법'이라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a welding method using an automated pipe welding system using a collaborative robot according to the present invention (hereinafter briefly referred to as the 'welding method') will be described in detail.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접방법(2)은 크게 1)사이즈가 확인된 배관자재(10)를 상기 로테이터(100)에 안착시키는 단계(S10), 2)용접포인트 영역(Z1)을 선택하는 단계(S20) 및 3)상기 용접로봇(200)을 제어하여 상기 토치거치대(300)에 거치된 토치(340)를 파지 후, 선택된 용접포인트 영역(Z1)에 용접을 실행시키는 단계(S30)를 포함하되, 필요에 따라 4)용접이 마감된 배관자재(10)를 크레인에 의해 이송시키는 단계(S40)을 더 포함하는 것도 가능하며, 하기에는 상기 4)단계를 포함하는 실시예를 일예로 하여 설명하고 있음에 유의한다.First, as shown in FIG. 6, the welding method (2) according to the present invention largely includes 1) the step of seating the piping material (10) whose size is confirmed on the rotator (100) (S10), and 2) the welding point. Step (S20) of selecting the area (Z1) and 3) controlling the welding robot 200 to hold the torch 340 mounted on the torch holder 300 and welding in the selected welding point area (Z1). It includes the step of executing (S30), but if necessary, it is possible to further include the step of (S40) transporting the welded pipe material (10) by a crane. Note that the description is based on examples.

먼저, 상술한 바와 같이, 제어부(400)를 통해 사이즈가 확인된 배관자재(10)를 로테이터(100)에 안착시키는 1)단계를 실행한다.First, as described above, step 1) is performed in which the piping material 10, the size of which has been confirmed through the control unit 400, is placed on the rotator 100.

부연하면, 작업자는 제어부(400)를 통해 로테이터(100)에 안착하고자 하는 배관자재(10)의 서로 다른 지름(예를 들어, 플랜지나 배관의 지름 크기)의 크기인 200A 내지 900A까지 50A 단위 당 1개씩 인사이드 포인트(P1) 및 아웃사이드 포인트(P2)에 대한 모션데이터를 제어부(400)에 입력하게 된다.In other words, the operator can use the control unit 400 to apply 50A per unit from 200A to 900A, which is the size of the different diameters (for example, the diameter size of the flange or pipe) of the piping material 10 to be placed on the rotator 100. Motion data for the inside point (P1) and outside point (P2) are input to the control unit 400 one by one.

그러면, 제어부(400)는 입력된 모션데이터에 부합하는 알고리즘에 맞추어 로테이터(100)를 구성하는 상부몸체(130)와 하부몸체(120)를 Z축, X축 및 Y축 방향으로 개별이동시켜 배관자재(10)가 안정적으로 고정될 수 있도록 상기 로테이터(100)에 고정시키는 1)단계를 마감한다(도 2 참조).Then, the control unit 400 individually moves the upper body 130 and lower body 120, which constitute the rotator 100, in the Z-axis, Step 1) of fixing the material 10 to the rotator 100 is completed so that it can be stably fixed (see Figure 2).

이후, 작업자는 제어부(400)를 통해 용접포인트 영역(Z1)을 선택하는 2)단계를 실행하게 된다.Afterwards, the operator executes step 2) of selecting the welding point area (Z1) through the control unit 400.

부연하면, 작업자는 디스플레이된 제어부(400)의 기능을 이용하여 인사이드 포인트(P1) 또는 아웃사이드 포인트(P2) 중 어느 하나의 포인트를 선택하면 상기 제어부(400)는 로테이터(100)에 구비된 틸팅수단을 이용하여 1)단계를 통해 안착된 배관자재(10)가 기울어질 수 있도록 제어하게 되며, 제어가 완료되면 용접스위치를 온(ON)하여 용접을 실행하게 된다(도 5a 및 도 5b 참조).To elaborate, when the operator selects either the inside point (P1) or the outside point (P2) using the displayed function of the control unit 400, the control unit 400 operates the tilting function provided in the rotator 100. Using a means, the piping material 10 placed through step 1) is controlled to be tilted, and when control is completed, the welding switch is turned on to perform welding (see FIGS. 5A and 5B). .

이때, 로테이터(100)의 틸팅 이후에, 용접로봇(200)이 위치한 좌표값은 상기 로테이터(100)가 설치된 지면을 기준으로 틸팅의 기울기에 간섭이 일어나지 않도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 용접로봇(200)의 좌표값이 틸팅의 기울기에 간섭을 받는 경우에 상기 용접로봇(200)의 움직임이 사선의 방향으로 움직이기에 선택된 용접포인트 영역(Z1)의 용접이 불가능할 수 있기 때문이다.At this time, after the tilting of the rotator 100, it is desirable that the coordinate value at which the welding robot 200 is located is based on the ground on which the rotator 100 is installed so as not to interfere with the inclination of the tilting. This is because the welding This is because when the coordinate values of the robot 200 are interfered with by the tilting inclination, the welding robot 200 moves in a diagonal direction, making it impossible to weld the selected welding point area Z1.

상술한 2)단계를 통해 용접이 실행되면 3)단계로 제어부(400)는 용접로봇(200)을 제어하여 토치(340)를 파지 후, 상기 2)단계에서 선택된 어느 하나의 포인트에 대한 배관자재(10)의 용접을 실행하게 되며, 하기에는 1차로 인사이드 포인트(P1)가 선택되되 2차로 아웃사이트 포인트(P2)가 선택된 것을 일예로 하여 설명하도록 한다.When welding is performed through step 2) described above, in step 3), the control unit 400 controls the welding robot 200 to hold the torch 340 and then welds the piping material for any one point selected in step 2). The welding in (10) is performed, and this will be explained using an example in which the inside point (P1) is selected first and the outside point (P2) is selected second.

부연하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 작업자에 의해 제어부(400)로 인사이드 포인트(P1)의 용접실행에 대한 신호가 입력되면 상기 제어부(400)는 관절 형태의 연결대(231)를 이용하여 토치거치대(300)에 거치된 토치(340)가 그립퍼(240)에 의해 파지될 수 있도록 우선적으로 제어한다.In detail, as shown in FIG. 7, when a signal for welding execution of the inside point (P1) is input by the operator to the control unit 400, the control unit 400 uses the joint-shaped connecting rod 231 to The torch 340 mounted on the holder 300 is preferentially controlled so that it can be gripped by the gripper 240.

그러면, 용접로봇(200)은 파지한 토치(340)의 단부가 인사이드 포인트(P1)의 용접위치에 위치하도록 제어되며, 이 상태에서 제어부(400)는 로테이터(100)에 안착된 배관자재(10)를 회전시켜 띠 형태의 인사이드 포인트(P1)에 대한 TIG 용접을 실행한다.Then, the welding robot 200 is controlled so that the end of the held torch 340 is located at the welding position of the inside point (P1), and in this state, the control unit 400 controls the piping material 10 mounted on the rotator 100. ) to perform TIG welding on the strip-shaped inside point (P1).

이때, 본 발명에서의 TIG 용접은 미세조절에 의해 용접을 의미하되 여기서 미세조절은 인사이드 포인트(P1) 또는 아웃사이드 포인트(P2)의 형상(띠 형태)을 따라 1mm 간격으로 이동할 수 있도록 하며, 이러한 미세동작은 제어부(400)를 통해 디스플레이된 미세용접 기능을 통하여 상기 제어부(400)를 통해 로테이터(100)를 회전시키면서 용접이 실행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.At this time, TIG welding in the present invention means welding by fine adjustment, where fine adjustment allows movement at 1 mm intervals along the shape (band shape) of the inside point (P1) or outside point (P2). It is preferable that the fine operation allows welding to be performed by rotating the rotator 100 through the fine welding function displayed through the control unit 400.

즉, 미세조절에 따른 용접을 통해 용접의 진행방향에 따라 갭과 단차가 변화하는 것을 최소한으로 하여 용접불량이 발생할 수 있는 확률을 급격히 낮출 수 있는 장점을 구현하게 된다.In other words, through fine-adjustment welding, changes in gaps and steps depending on the direction of welding are minimized, thereby realizing the advantage of drastically lowering the probability of welding defects.

아울러, 본 발명에서의 작업자는 용접포인트 영역(Z1)에 대한 용접이 실행되는 과정에서 제어부(400)에 구비된 조이스틱 등을 이용하여 상하좌우 방향으로 용접로봇(200)을 제어함에 따라 용접 위치를 실시간으로 재확인하면서 용접하는 것도 가능하다.In addition, in the present invention, the operator controls the welding robot 200 in the up, down, left, and right directions using a joystick provided in the control unit 400 during the process of performing welding on the welding point area (Z1), thereby adjusting the welding position. It is also possible to weld while rechecking in real time.

나아가 용접이 완료된 용접로봇(200)은 도시한 바와 같이, 작업영역(Z2)에서 벗어날 수 있도록 원위치 상태를 가질 수 있으나, 바람직하게는 후에 설명하는 4)단계에서와 같이, 크레인의 간섭이 일어나지 않을 정도로 구동부재(220)에 의해 회전대(210)가 회전하는 것이 바람직하다.Furthermore, the welding robot 200 after welding is completed can be in the original position so that it can escape from the work area Z2, as shown, but preferably, as in step 4), which will be described later, interference from the crane does not occur. It is preferable that the rotary table 210 is rotated by the driving member 220 to a certain degree.

상기한 미세조절과 조이스틱의 활용을 통하여 용접에 대한 불량률의 감소는 물론, 용접의 정확도에 대한 확율을 높일 수 있게 된다.Through the above-mentioned fine adjustment and use of the joystick, it is possible to not only reduce the defect rate for welding, but also increase the probability of welding accuracy.

마지막으로, 3)단계를 통한 용접이 마감되면 4)단계로 작업자는 용접이 완료된 배관자재(10)를 이송시키는 4)단계를 실행하게 된다.Finally, when the welding through step 3) is completed, the worker performs step 4) of transferring the welded piping material 10.

부연하면, 작업자는 상술한 3)단계를 통해 배관자재(10)에 대한 용접포인트 영역(Z1)의 용접이 모두 완료되면 제어부(400)에 디스플레이된 용접 오프(OFF)를 입력하여 틸팅에 의해 기울어진 배관자재(10)를 원위치로 함과 동시에 상부몸체(130)를 상승시켜 상부롤러(131)에 의해 가압된 상기 배관자재(10)를 해지시킨다.To elaborate, when the welding of the welding point area (Z1) for the piping material (10) is completed through the above-described step 3), the worker inputs the welding OFF displayed on the control unit 400 and tilts it by tilting. At the same time as returning the piping material 10 to its original position, the upper body 130 is raised to release the piping material 10 pressurized by the upper roller 131.

배관자재(10)의 해지가 완료되면 용접로봇(200)은 파지된 토치(340)를 안착대(321)에 안착시킴과 동시에 회전대(210)가 구동부재(220)에 의해 회전시켜 암(230)이 배관자재(10) 상부 즉, 작업영역(Z2)에 위치하지 않도록 회전한다.When the dismantling of the piping material 10 is completed, the welding robot 200 places the held torch 340 on the seating table 321 and simultaneously rotates the rotating table 210 by the driving member 220 to rotate the arm 230. ) rotates so that it is not located on the top of the piping material (10), that is, in the work area (Z2).

용접로봇(200)의 회전이 작업영역(Z2)에서 벗어날 수 있도록 회전하면 크레인이 하강하게 되어 작업자에 의해 용접이 이루어진 배관자재(10)를 픽업하여 원하는 장소로 이송시키게 된다.When the welding robot 200 rotates so as to deviate from the work area Z2, the crane descends to pick up the piping material 10 welded by the operator and transport it to the desired location.

한편, 본 발명에서의 배관자재(10)는 플랜지(11)의 형성위치에 따라 상기 배관자재(10) 양측에 각각 용접포인트 영역(Z1)이 존재할 수 있으며, 이 경우에는 상술한 1)단계 내지 3)단계를 통해 어느 한 측에 대한 용접을 마감한 이후에 상기 1)단계 내지 3)단계를 추가로 실행하여 다른 한 측에 대한 용접포인트 영역의 용접을 실행한 이후에 4)단계를 실행하도록 하는 것도 가능하다.Meanwhile, the piping material 10 in the present invention may have welding point areas Z1 on both sides of the piping material 10 depending on the formation position of the flange 11, and in this case, steps 1) to 1) described above may be present. After completing welding on one side through step 3), steps 1) to 3) are additionally performed to perform welding of the welding point area on the other side, and then step 4) is performed. It is also possible to do so.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접시스템(1)은 종래와는 차별적으로 자동화된 용접로봇(200)을 이용한 배관자재(10)의 용접실행 및 제어부(400)에 대한 용접포인트 영역(Z1)의 자동실행으로 인하여 간소화된 세팅으로 인한 작업시간의 축소 효과를 기대하게 된다.As described above, the welding system 1 according to the present invention performs welding of the piping material 10 using an automated welding robot 200 and creates a welding point area Z1 for the control unit 400, which is different from the conventional one. Due to automatic execution, the effect of reducing work time due to simplified settings is expected.

또한, 종래와는 차별적으로 제어부(400)를 통한 미세조절 용접으로 인하여 용접로봇(200)을 통해 정밀한 미세용접작업이 가능해지는 효과를 기대할 수 있게 된다.In addition, it is possible to expect the effect of enabling precise micro-welding work through the welding robot 200 due to fine-adjustment welding through the control unit 400, which is different from the conventional method.

또한, 종래와는 차별적으로 제어부(400)를 통해 입력된 모션데이터를 기반으로 서로 다른 사이즈를 갖는 배관자재(10)가 로테이터(100)에 용이하게 안착 고정될 수 있어 용접에 필요한 작업의 진행속도는 물론, 정확도가 향상된 배관자재(10)를 획득할 수 있는 효과를 기대하게 된다.In addition, unlike in the past, piping materials 10 having different sizes can be easily seated and fixed on the rotator 100 based on motion data input through the control unit 400, thereby reducing the progress of the work required for welding. Of course, the effect of obtaining piping materials 10 with improved accuracy is expected.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described later as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .

1: 본 발명에 따른 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템
100: 로테이터
110: 베이스 120: 하부몸체
121: 하부롤러 130: 상부몸체
131: 상부롤러 140: 승강대
200: 용접로봇
210: 회전대 220: 구동부재
230: 암 231: 연결대
240: 그립퍼
300: 토치거치대
310: 포스트 320: 연장바
321: 안착대 323: 걸이대
330: 용접가스 공급탱크 340: 토치
400: 제어부
Z1: 용접포인트 영역
Z2: 작업영역
1: Pipe welding automation system using a collaborative robot according to the present invention
100: rotator
110: base 120: lower body
121: lower roller 130: upper body
131: upper roller 140: lifting platform
200: Welding robot
210: Rotating table 220: Driving member
230: arm 231: connecting rod
240: Gripper
300: Torch holder
310: Post 320: Extension bar
321: Seating stand 323: Hanging stand
330: Welding gas supply tank 340: Torch
400: Control unit
Z1: Welding point area
Z2: Work area

Claims (6)

제어부(400)의 제어를 통해 배관자재(10)를 용접하기 위한 용접 자동화 시스템에 있어서,
승강(Z축)은 물론, 좌우측(Y축) 방향과 전후(X축) 방향으로 안착하는 배관자재(10)의 사이즈에 따라 이동이 가능하며, 안착한 배관자재(10)를 틸팅과 동시에 회전시킬 수 있는 로테이터(100);
상기 로테이터(100)와 회전가능하게 설치되는 용접로봇(200); 및
상기 용접로봇(200)이 파지할 수 있게 토치(340)를 제공하여 상기 용접로봇(200)에 의해 배관자재(10)의 용접이 가능하게 하는 토치거치대(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템.
In the welding automation system for welding piping materials 10 through control of the control unit 400,
It is possible to move depending on the size of the seated piping material (10) in the left and right (Y-axis) directions and forward and backward (X-axis) directions as well as up and down (Z-axis), and the seated piping material (10) can be tilted and rotated at the same time. rotator(100);
A welding robot (200) rotatably installed with the rotator (100); and
A torch holder 300 that provides a torch 340 to be held by the welding robot 200 to enable welding of the piping material 10 by the welding robot 200. Pipe welding automation system using collaborative robots.
제1항에 있어서,
상기 제어부(400)에 의해 제어되는 상기 용접로봇(200)은
구동부재(220)에 의해 회전가능하도록 상기 로테이터(100)와 회전가능하게 설치되는 회전대(210);
상기 회전대(210)에 설치되되 다수의 연결대(231)가 서로 회전이 가능한 다관절 형태로 이루어진 암(230); 및
상기 암(230)의 일측 단부에 설치되어 상기 토치(340)를 파지하거나 상기 토치거치대(300)에 내려놓는 그립퍼(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템.
According to paragraph 1,
The welding robot 200 controlled by the control unit 400 is
a rotator 210 rotatably installed with the rotator 100 to be rotatable by a driving member 220;
An arm 230 installed on the rotating table 210 and having a multi-joint form in which a plurality of connecting tables 231 can rotate with each other; and
A pipe welding automation system using a collaborative robot, comprising a gripper 240 installed at one end of the arm 230 to hold the torch 340 or place it on the torch holder 300.
제1항에 있어서,
상기 제어부(400)에 의해 제어되는 상기 토치거치대(300)는
수직방향으로 길이를 갖되 회전 가능한 포스트(310);
상기 포스트(310) 일측에 적어도 하나 이상 연장 형성된 연장바(320); 및
상기 포스트(310) 외면에 고정 설치되는 용접가스 공급탱크(330);를 포함하되,
상기 토치(340)는 플렉시블한 관을 통해 소정길이를 갖도록 형성되되 일측이 상기 용접가스 공급탱크(330)와 관 연결되며, 타측은 상기 연장바(320)와 탈착 가능하게 결합하여 상기 용접로봇(200)에 의해 파지 또는 해지될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템.
According to paragraph 1,
The torch holder 300 controlled by the control unit 400
A post 310 having a vertical length but being rotatable;
At least one extension bar 320 extending from one side of the post 310; and
Including a welding gas supply tank 330 fixed to the outer surface of the post 310,
The torch 340 is formed to have a predetermined length through a flexible pipe, and one side is connected to the welding gas supply tank 330, and the other side is detachably coupled to the extension bar 320 to control the welding robot ( 200) A pipe welding automation system using a collaborative robot, characterized in that it is provided so that it can be held or released by.
제어부(400)를 통해 제어되되 로테이터(100), 용접로봇(200) 및 토치거치대(300)를 포함하는 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법에 있어서,
1)사이즈가 확인된 배관자재(10)를 상기 로테이터(100)에 안착시키는 단계;
2)용접포인트 영역(Z1)을 선택하는 단계; 및
3)상기 용접로봇(200)을 제어하여 상기 토치거치대(300)에 거치된 토치(340)를 파지 후, 선택된 용접포인트 영역(Z1)에 용접을 실행시키는 단계;를 포함하되,
상기 1)단계에서 사이즈의 확인은 제어부(400)에 전송된 배관자재(10)의 모션데이터를 기반으로 상기 로테이터(100)에 의해 승강(Z축)방향, 좌우측(Y축) 방향 및 전후(X축) 방향을 조절하여 상기 로테이터(100)에 배관자재(10)가 회전하거나 틸팅될 수 있도록 안착시키며,
상기 3)단계에서 제어부(400)는 용접포인트 영역(Z1)에 포함된 인사이드 포인트(P1) 또는 아웃사이드 포인트(P2) 중 적어도 어느 한 부분이 상기 용접로봇(200)에 파지된 상기 토치(340)에 의해 용접이 실행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법.
In a welding method using a welding automation system controlled through the control unit 400 and including a rotator 100, a welding robot 200, and a torch holder 300,
1) Seating the piping material (10) whose size has been confirmed onto the rotator (100);
2) Selecting the welding point area (Z1); and
3) controlling the welding robot 200 to hold the torch 340 mounted on the torch holder 300 and performing welding in the selected welding point area Z1;
In step 1), the size is confirmed in the up and down (Z-axis) direction, left and right (Y-axis) direction, and forward and backward ( X-axis) direction is adjusted to seat the piping material 10 on the rotator 100 so that it can rotate or tilt,
In step 3), the control unit 400 controls the torch 340 held by the welding robot 200 at least one of the inside point (P1) or the outside point (P2) included in the welding point area (Z1). ) A welding method using a pipe welding automation system using a collaborative robot, characterized in that welding can be performed by.
제4항에 있어서,
상기 3)단계에서
인사이드 포인트(P1)나 아웃사이드 포인트(P2)의 용접은 미세조절에 의해 용접이 이루어지도록 하되 미세조절은 1mm 간격 이동을 기본으로 하는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법.
According to paragraph 4,
In step 3) above
Welding of the inside point (P1) or outside point (P2) is performed by fine adjustment, but the fine adjustment is based on movement at 1 mm intervals. A welding method using a pipe welding automation system using a collaborative robot. .
제4항에 있어서,
상기 3)단계 이후에 4)단계로,
용접이 마감된 배관자재(10)를 크레인에 의해 이송시키는 단계;를 더 포함하되,
상기 4)단계에서는
승강하는 크레인이 상기 용접로봇(200)과 간섭이 일어나지 않도록 상기 용접로봇(200)에 파지된 상기 토치(340)를 상기 토치거치대(300)에 안착시킨 이후에 작업영역(Z2)에서 벗어날 수 있도록 회전하는 것을 특징으로 하는 협동로봇을 이용한 배관 용접 자동화 시스템을 이용한 용접방법.
According to paragraph 4,
After step 3), proceed to step 4),
It further includes the step of transporting the welded piping material (10) by a crane,
In step 4) above,
To prevent the lifting crane from interfering with the welding robot 200, the torch 340 held by the welding robot 200 is placed on the torch holder 300 and then moved out of the work area Z2. A welding method using a pipe welding automation system using a collaborative robot characterized by rotation.
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KR20210009664A (en) 2019-07-17 2021-01-27 대우조선해양 주식회사 Arc welding device using monitoring function

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102092588B1 (en) 2019-01-16 2020-03-26 주식회사대불용접산업 An automatic welding device about curved steel pipes
KR20210009664A (en) 2019-07-17 2021-01-27 대우조선해양 주식회사 Arc welding device using monitoring function

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