KR100458725B1 - 파이프의 레이저 용접 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프의 레이저 용접 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 고정프레임과; 상기 고정프레임의 상면에 안착되고, 이를 따라 이동가능하게 설치된 성형관 장착대와; 상기 고정프레임의 상면에 고정되고, 상기 성형관 장착대에 장착된 롤성형관이 통과될 수 있도록 구비된 하우징과; 상기 하우징내에 회전가능하게 고정되고 상기 롤성형관의 용접점 양측 상부외주면을 접촉가압할 수 있도록 배치된 한쌍의 상부고정롤과; 상기 상부고정롤과 대칭되면서 위치이동가능하게 고정롤구동부에 의해 지지되며, 상기 롤성형관의 하측 외주면에 접촉지지가능하게 배치된 한쌍의 하부고정롤과; 상기 상부고정롤의 선측에 위치되어 롤성형관의 용접부를 일정압력으로 가압하도록 상기 하우징의 양측 상벽에 회전가능하게 고정된 용접변형 제어롤과; 상기 용접변형 제어롤과 상부고정롤 사이의 하우징내에 위치된 롤성형관의 용접부를 조사하도록 레이저빔발진기와 연결되고 상기 용접부의 직상부에 배치된 용접헤드를 포함하여 구성되며, 초기 용접조건에 따라 각 고정롤들 및 성형관 장착대의 이동거리를 결정한 후 이를 이동시키면서 용접변형 제어롤로 압하함과 동시에 레이저빔을 조사하여 레이저용접토록 한 것이다.

본 발명에 따르면, 용접 대상물이 가변되더라도 그에 대응되게 가변되어 용접간극 및 단차를 항상 일정하게 유지함으로써 용접품질이 현저히 향상된다.

Description

파이프의 레이저 용접 장치 및 그 방법{LASER WELDER AND THEREOF METHOD OF FORMED SHEET FOR PIPE MANUFACTURING}

본 발명은 구조용 강재를 소정 길이로 절단한 다음 롤 가공장치를 통해 파이프 형상으로 가공된 소재에 레이저 용접을 행하여 파이프를 제조하는 용접 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 용접에 의한 파이프 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 무한히 긴 강대를 원소재로 하여 인입단계에서 여러개의 성형롤에 의하여 파이프 형태로 가공된 재료(101)를 좌측 및 우측의 지지롤(201,202)로서 용접부를 지지한 상태에서 고주파 용접용 전원(301)을 통해 인가된 전력을 유도전극(302)으로 성형 소재에 가열함으로써 용접홈(102)의 접점에서 매우 높은 열이 발생되고, 이때 발생된 고열과 지지롤(201,201)의 압력이 상호작용을 일으켜 용접비드(103)를 형성하면서 용접 파이프를 형성하도록 되어 있었다.

그러나, 이러한 방법은 짧은 길이의 파이프 제조시에는 적당하지 못하였으며, 또한 파이프의 직경이 바뀌면 지지롤(201,202)을 모두 교체하여야 하는 불편이 따랐다.

다른 예로, 도 2의 도시와 같이, 소정의 길이로 미리 절단하고 성형된 소재(101)를 아크 용접용 전원(303)과 용접토치(304)로부터 용접에너지를 인출하여 파이프를 제조하는 것이 있으나, 이 또한 용접부의 접합면 위치와 그 정밀도를 유지하기 위하여 여러개의 지지수단(203)을 성형체의 좌측 및 우측에 장착하여야 할뿐만 아니라 그것만으로는 용접선의 간극보증이 곤란하기 때문에 접합선의 여러 장소에 가용접(104)을 실시하여야 하여야 하므로 용접 속도가 느리고, 생산성이 매우 낮으며, 용접부 품질 신뢰도도 우수하지 못하다는 단점이 있었다.

이러한 예들을 극복하기 위하여 도 3의 도시와 같은 용접법이 특개 2000-15469에 공개된 바 있다.

공개된 바에 따르면, 용접 파이프의 종류가 바뀜에 따라서 용접 초기의 초점 위치를 소정의 위치에 설정하기 위한 광학적 구성을 부가하였고, 그 구성요소를 용접헤드(403)에 조립하여 무한길이의 파이프 제조시 용접 품질을 향상시키고자 하였으나, 이 또한 용접부 접합면을 일정하게 하기 위하여 성형체의 좌측 및 우측에 지지롤(202)을 장착하고 있어 근본적으로는 도 1의 방법과 별 차이가 없어 효과적인 개선안이 될 수 없었다.

최근에는, 미국특허 6,140,601와 같은 하이브리드 용접기술이 공개된 바 있다.

공개된 바에 따르면, 도 4의 예시와 같은 상기 용접기술은 고주파 유도 전력 공급장치(301)를 이용하여 기존의 고주파 용접방법과 같은 용접을 이루도록 한 구성에 레이저(404)를 공급함으로서 용접효율의 향상을 도모하고자 하였으며, 접합부의 단차를 최소화 함으로서 용접부의 품질향상을 위해 용접점 직전에 고정롤(502)을 성형 소재의 상부 좌측 및 우측에 장착하는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이러한 용접기술도 용접부의 품질은 높일 수 있으나 파이프의 길이가 일정하지 않거나, 성형된 직경이 동일하지 않을 경우에는 여러개의 롤을 모두교체하거나 또는 용접라인을 바꾸어야 하는 근본적인 제약점에서 벗어는 것이 거의 불가능하여, 레이저를 열원을 적용하였다는 획기적인 점이 없지 않으나 이 방법도 종래 파이프 용접기술 범주에서 벗어나지 못하여 실용성이 매우 낮다는 지적을 면할 수 없었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 용접기술이 갖는 제반 제약사항들을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 용접될 소재가 어떠한 경우라도 단차와 맞대기 간극을 일정하게 유지하도록 안내하는 수단을 부가함으로써 용접품질을 가일층 향상시킨 파이프의 레이저 용접 장치 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 용접 파이프의 일 예를 보인 예시도,

도 5는 본 발명 장치의 개념설명도,

도 6은 본 발명 장치를 통한 용접 방법에 대한 설명을 위한 개념도,

도 7은 본 발명 장치의 외관 사시도,

도 8은 본 발명 장치의 설치상태 사시도,

도 9는 본 발명 장치의 작동관계를 설명하기 위한 개념도,

도 10은 본 발명 장치를 통한 용입비와 초점 제어위치간의 관계 그래프,

도 11은 본 발명 장치를 통한 용접비드의 상태를 보인 사진,

도 12는 본 발명 장치를 이용한 레이저 용접과정을 보인 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102 : 용접홈 103 : 용접비드

401 : 레이저발진기 403 : 용접헤드

501 : 하우징 502,503,504,505 : 고정롤

508 : 용접변형 제어롤 509 : 용접선 유도부

510 : 선형가이드 512 : 성형관장착대

본 발명의 상기한 목적은 고정프레임과; 상기 고정프레임의 상면에 안착되고, 이를 따라 이동가능하게 설치된 성형관 장착대와; 상기 고정프레임의 상면에 고정되고, 상기 성형관 장착대에 장착된 롤성형관이 통과될 수 있도록 구비된 하우징과; 상기 하우징내에 회전가능하게 고정되고 상기 롤성형관의 용접점 양측 상부외주면을 접촉가압할 수 있도록 배치된 한쌍의 상부고정롤과; 상기 상부고정롤과 대칭되면서 위치이동가능하게 고정롤구동부에 의해 지지되며, 상기 롤성형관의 하측 외주면에 접촉지지가능하게 배치된 한쌍의 하부고정롤과; 상기 상부고정롤의 선측에 위치되어 롤성형관의 용접부를 일정압력으로 가압하도록 상기 하우징의 양측 상벽에 회전가능하게 고정된 용접변형 제어롤과; 상기 용접변형 제어롤과 상부고정롤 사이의 하우징내에 위치된 롤성형관의 용접부를 조사하도록 레이저빔발진기와연결되고 상기 용접부의 직상부에 배치된 용접헤드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프의 레이저 용접 장치를 제공함에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 파이프 용접을 위해 초기조건인 소재의 인장강도, 성형된 파이프의 직경, 벽 두께 및 용접선 길이를 입력한 다음 초점위치를 결정하는 제1과정과; 상기 제1과정후 상,하부고정롤들의 이동거리 결정하고 이에 따라 각각의 롤들이 구동 가능한 상태로 대기하는 제2과정과; 상기 제2과정과 동시에 성형관 장착대의 이동거리를 초기 입력조건에 따라 설정하고 이송수단에 의하여 정해진 용접속도로 이동할 수 있도록 준비하는 제3과정과; 상기 제3과정후 용접변형 제어롤의 압하력을 결정하고, 용접선 유도부의 위치도 결정하는 제4과정과; 용접개시 신호에 따라 레이저발진기를 통해 소정의 레이저빔을 출력함과 동시에 각 구조물들이 설정된 값에 따라 동작하여 용접을 시작하는 제5과정과; 용접완료 신호와 함께 레이저발진기의 출력이 정지되고 성형관 장착대를 초기 위치로 복귀시키면서 제1과정으로 피이드백되는 제6과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프의 용접 방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5에 따르면, 본 발명은 레이저발진기(401)에서 출력된 에너지를 광전송계(402)를 이용하여 용접헤드(403)에 전달한 다음 집속광(404)을 형성하고, 형성된 집속광(404)을 성형소재(101)에 직접 방사,용접함으로써 용접비드(103)를 얻도록 한 것이다.

이 과정에서 용접부의 품질을 높이기 위해 도 6에 도시한 바와 같이, 용접부고정롤(502,503,504,505)를 배치하여 용접될 성형소재가 어떠한 경우에도 단차와 맞대기 간극을 적정한 값으로 유지하도록 구성한 것이다.즉, 상부고정롤(502,503)은 용접될 소재의 선단부가 항상 일정한 높이를 유지하도록 하여 표면 단차를 완전히 제거하는 역할을 하고, 하부고정롤(504,505)은 하부에서 성형된 소재를 받쳐주는 역할을 하도록 고안되어 있으며, 또한 하부고정롤(504,505)은 최종 제품의 직경에 맞추어 유공압으로 구동되는 구동수단(515)에 의하여 용접될 파이프의 중심점을 향하여 비스듬한 방향으로 상,하조절 가능한 구조로 되어 있고, 나아가 파이프의 좌,우에서도 동일한 기능을 갖도록 구성된다.이러한 구성은 용접될 파이프를 완전히 고정시키기 위해 반드시 요구되는 구성으로서 파이프의 크기에 따라 상기 하부고정롤(504,505)의 위치를 가변시킬 수 있는 구조를 갖춤으로서 다양한 크기의 파이프 용접시 용이하게 사용될 수 있도록 하여 그 범용성을 더욱 고취시킨 것이다.

특히, 상기 용접부고정롤(502,503,504,505)중 상부고정롤(502,503)의 설치 위치와 각도를 포함하여 용접변형 제어롤(508), 용접선 유도부(509) 및 하부고정 롤(504,505)을 서로 대칭되게 설치하여 용접될 목표 파이프의 직경에 관계없이 항상 적정한 용접부가 얻어지도록 구성한다.

성형 소재(101, 101a, 101b)는 각각 직경이 서로 다른 파이프를 나타내고 있으며, 이러한 파이프를 용접하기 위하여는 그 직경에 알맞은 간격과 거리에 고정 롤(502,503,504,505)을 배치하여 용접부의 홈이 일정한 거리이하의 적정간극을 형성하여야 한다.

따라서, 본 발명에서는 성형체의 하부 좌측 고정롤(504) 및 우측 고정 롤(505)을 설치하며, 그들이 상하 및 좌우로 직선 운동을 할 수 있도록 구성된다.

만약, 큰 직경의 파이프 용접이 필요할 경우에는 하부고정롤(504,505)들이 각각 점선으로 표시된 부분(예컨대, 504a와 505a)의 위치에 있어야 바람직하다.

이때, 이들 고정롤(504a,505a)들은 어느 위치에 있든지 언제나 일정한 각도(A)를 이루어 힘의 평형을 유지하면서 성형체를 밀어 올리도록 구성함이 바람직하다.

실험에 따르면, 상기 각도(A)는 약120°가 특히 바람직하다.

또한, 성형체는 용접이 진행됨에 따라 전후 방향으로 진동이 없어야 하며 일정한 속도로 이동하여야 하기 때문에 하부고정롤(504,505)에는 매우 정교한 베어링 구조를 갖춤이 바람직하다.

한편, 집속광(404)은 용접될 용접홈(102)의 중앙에 정확히 입사되어야 하지만 실제의 성형체는 성형의 특성상 인입단계에서 약간의 비틀림이 존재하기 때문에 일정한 방향으로 성형체를 진행시키더라도 용접될 장소, 즉 용접홈(102)의 중심선과 집속광(404)의 초점이 평면상에서 잘 맞지 않는 경우가 많다. 그렇게 되면 용접 에너지가 불필요한 부분에 입사되어 용접품질을 떨어뜨리거나 결함을 유발하게 된다. 이러한 현상이 발생되지 않도록 하기 위하여 본 발명에서는 용접점 바로 앞에 용접홈(102)을 유도할 수 있는 기계적 구조를 갖는 용접선 유도부(509)를 설치구성한다.상기 용접선 유도부(509)는 두꺼운 재료의 용접시 마찰저항을 효과적으로 제거하기 위한 것으로 회전원판 모양의 구조를 가지거나 박판재료의 용접용으로 적합한 쐐기형상의 것이 될 수 있다.

상기 용접선 유도부(509)의 선단은 칼날 모양을 가진 고강도, 고경도 및 내마모성 재료로 제작되어야 하며, 소정의 외력에 의하여 굽힘이 발생되지 않는 특성을 가져야 한다.

또한, 상부고정롤(502,503)은 접시형태를 가지며, 하부고정롤(504,505)과 힘의 균형을 이루면서 용접될 성형소재에 압력을 가하여 맞대기 간극을 줄여주고 용접 부위의 단차를 제거하는 클램프의 역할 및 용접후 냉각판의 효과도 가져야 하기 때문에 내마모성과 열전도도가 우수한 합금재질로 제조됨이 바람직하다.

성형된 소재의 선단은 후처리없이 용접홈이 되어 이곳에서 적정한 용접이 이루어져야 용접결함이 없는 파이프를 제조할 수 있으므로 가능한 여러방법을 동원하여 용접홈의 형태를 일정하게 유지하도록 하여야 하고, 또 용접홈의 이음면이 레이저 집속광(404)에 대하여 수직을 이루여 용접홈의 벌어짐을 막도록 하여야 하므로 용접선 유도부(509)에 의하여 용접선 정렬이 완료된 상태에서 용접홈 변형 제어롤(508)이 삽입되도록 함으로써 이를 방지하게 된다.

도 7은 본 발명 장치의 설치상태 사시도이다.

도 7을 참조하면, 성형소재(101)가 용접선 유도부(509)에 의하여 용접선이 집속광(404)의 초점 바로 아래로 인입되도록 유도하며, 용접 에너지의 초점과 용접선 유도부(509)의 중간에 용접홈(102) 변형 제어롤(508)이 장착되어 안정한 용접부를 만들게 된다.

상부고정롤(502,503)은 집속광(404)의 초점이 맺히는 위치에 중심선이 맞도록 배치하여 용접부의 단차와 간극을 제어한다.즉, 상기 상부고정롤(502,503)은 용접될 소재의 선단부가 항상 일정한 높이를 유지하도록 하여 표면 단차를 완전히 제거하는 역할을 하고, 하부고정롤(504,505)은 하부에서 성형된 소재를 받쳐주는 역할을 하도록 고안되어 있는 바, 소재의 선단부가 이들 상하부고정롤(502,503,504,505)들에 의해 지지되므로 이들 롤 사이로 진입되는 소재(파이프)는 당연히 자연스럽게 그 단차가 제거되면서 간극도 집속광(404)의 촛점이 맺히는 위치로 일치되게 된다.이것은 본 발명 장치상의 특징으로서 이들 롤들에 의해 소재가 자연스럽게 가압되기 때문이다.

이러한 각종 지지롤들은 하나의 구조물인 하우징(501)내에 조립되어 일체화되어 있으며, 그렇게 함으로서 기계적 강성과 위치 제어시 정밀도를 유지할 수 있게 된다.

하부고정롤(503,504)은 고정롤구동부(506,507)에 의하여 용접될 성형 파이프의 중심에 대하여 120°정도 경사지게 배치되어, 상하 정밀 직선운동 가능하게 설치된다.

상기 고정롤구동부(506,507)는 좌우이동 및 상하방향으로 회전가능한 유,공압실린더와 같은 것이 적당하다.

이때, 각도 변화와 상하이동은 각각의 구동수단(515)에 의하여 이루어지며, 그 이동량은 고정롤의 상하 위치제어기(미도시)로부터 지시된 명령값에 의하여 결정된다.

위치제어 신호의 크기는 용접 위치신호 발생기(미도시)에서 출력된 신호의 일부를 활용하는데, 이 신호에는 용접될 파이프의 직경과 상부고정롤(502,503)의 선단과 용접점과의 거리가 포함되어 있다.

도 8에 따르면, 성형 파이프는 길이에 따라 성형관 장착대(511,512)에 고정되며, 이는 용접선의 길이에 따라 이를 구동시키는 장착대구동부(513)에 의하여 동작된다.

고정프레임(500)의 하부에는 양쪽으로 선형가이드(510)가 설치되어 하우징(501)이 용접을 시작함과 동시에 이송수단(517)에 의하여 소정속도로 이동가능하게 구성된다.

상기 성형관 장착대(511,512)를 이동시키는 장착대구동부(513)는 고정프레임(500)에 형성된 선형가이드(510)와 도시하지는 않았으나 래크와 피니언의 결합관계를 갖도록 함으로써 상호 이동가능하게 설치되며, 장착대구동부(513)는 모터와 같은 수단이 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명 장치의 작동관계를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.

먼저, 용접을 실시하기 전에 성형 파이프의 직경, 벽두께 및 용접선 길이가 입력되면 그 값을 기준으로 미리 설정된 적정 용접조건에 따라서 상부고정롤(502, 503)들이 정해진 폭(L)과 높이(F)에 맞추어 소정의 위치로 이동하여 소재(101)에 압력을 가하게 된다.

이때, 상부고정롤(502,503)들은 접시형 가공면이 이루는 각도(R)를 성형 소재(101)의 직경에 따라 60~90°정도로 벌어지게 하여 레이저 용접헤드(403) 또는 기타 부속물들과의 기계적인 간섭을 일으키지 않도록 함이 바람직하다.

상부고정롤(502,503)의 외주에는 용접시 성형 소재(101)에 효율적으로 압력을 부과할 수 있으며 마모에 의한 직경의 변화를 경감시키기 위하여 곡률반경 10mm정도의 면취가공을 실시함이 바람직하다.

상부고정롤(502,503)중 어느 한쪽에는 상하 방향의 위치를 알 수 있는 수단, 예컨대 상술한 용접 위치신호 발신기(미도시)를 통하여 고정롤의 진행위치를 전기적으로 검출하여 출력하게 된다.

이 전기적 신호는 하부고정롤(504,505)들의 구동거리를 결정하는 요소로도 활용되며, 용접시 성형 파이프(101)가 직경, 인장강도 및 초점위치 설정값에 맞추어 항상 적정한 압력으로 고정될 수 있도록 작동된다.

상부고정롤(502,503)들은 용접선을 기준으로 하여 좌우로 약간씩 이동이 가능하여 소재의 두께가 얇을 경우 또는 파이프 직경의 크고 작음에 대응하여 용접비드(103)의 폭(d)과 동등한 위치에서 성형 소재(101)에 압력을 가함으로써 압하효과와 용접후 잉여에너지의 신속한 제거효과를 동시에 달성할 수 있다.

용접이 진행될 때 용접선 유도부(509)는 용접홈(102)이 언제나 용접될 위치의 중앙에 레이저집속광(404)이 입사될 수 있도록 유도하여 용접부의 폭(d)이 용접 홈(102)의 중심에서 형성될 수 있게 하여 완전 용입 용접부를 만들게 된다.

도 10은 적정 용접조건 설정의 기본 자료에 대한 실시예의 하나로초점위치(F) 제어의 한계를 제시한 그래프이다.

상기 그래프에 따르면, 파이프의 레이저 용접과 같은 이음조건에서는 완전용입 용접이 실시되어야 하며 이 경우 초점위치의 제어는 최대 용입 깊이와 직접 관계가 있으므로 매우 중요하게 관리되어야 한다.

즉, 상부영역과 하부영역에서는 용입비의 값이 1.0보다 낮아 완전용입 용접부를 형성하고 있지 않음을 알 수 있으나, 집속광의 초점을 F_o~F_-2구간에 설정하고 용접을 실시하였을 때에는 완전용입 조건인 용입비=1.0이 얻어짐을 확인할 수 있다.

그러나, 이러한 최적 초점 위치는 용접될 소재의 벽 두께 또는 표면상태와도 관련이 있으므로 레이저를 이용하여 성형 파이프를 제조할 경우에는 소재의 조건에 따라 융통성 있게 선정할 필요가 있다.

도 11은 초점 위치(F)와 용접 입열량이 적절하게 설정되어 있을 경우에도 용접될 소재의 맞대기 간극(G)과 오프셋 거리((D)가 제어 범위에서 벗어났을 때 형성되는 용접결함의 예를 보인 사진이다.

상기 사진에 따르면, 레이저집속광(404)은 용접 중심선(C)에 정렬되어 있어야 성형 소재(101)의 양쪽벽을 용융시켜 소정의 용접부를 형성할 수 있으나 집속광(404)이 오프셋 거리(D) 만큼 벗어나 있기 때문에 소재(101)의 한쪽만 지나치게 많이 용융시킨 결과 용접부가 균형을 이루지 못함을 알 수 있다.

따라서, 오프셋 거리(D)는 어떠한 경우에도 소재 두께의 15% 이내를 유지할수 있어야 한다. 그렇지 않으면 용접부의 크기와 형상은 적절하며 소재 두께(T)와 같은 깊이의 완전용입 용접부도 만들어졌어도 용접비드(103) 아래 부분에 용접결함(W)이 형성될 가능성이 높다.

이러한 용접결함은 용접 파이프의 기계적 강도를 낮출 뿐만 아니라 파이프 안을 흐르는 유체의 누출을 일으키기도 하기 때문에 매우 유해한 결함이다.

본 발명 장치를 통한 레이저 용접과정은 도 12의 플로우챠트를 통해 설명한다.

먼저, 용접을 실시할 단계에서 초기조건인 소재의 인장강도, 성형된 파이프의 직경, 벽 두께 및 용접선 길이를 입력한 다음 초점위치를 결정하는 제1과정을 거친다(S11).

상기 제1과정에서 초기조건 및 초점위치가 결정되면 상하부고정롤(502,503,504,505)들의 이송거리 결정신호가 형성되고, 상기 신호에 따라 각각의 롤들이 구동가능하게 되는 제2과정을 수행하게 된다(S12).

동시에, 성형관 장착대(511,512)의 이동거리도 초기 입력조건에 따라 설정된 값에 의해 이송수단(517)에 의하여 정해진 용접속도로 이동할 수 있도록 준비되는 제3과정을 거치게 된다(S13).

그런 다음, 용접변형 제어롤(508)의 압하력이 결정되며, 용접선 유도부(509)의 위치도 결정되는 제4과정을 거치게 된다(S14).

제4과정까지 완료되면, 용접개시 신호에 따라 레이저발진기(401)는 소정의 레이저 출력을 송출함과 동시에 각 구조물들이 설정된 값에 따라 동작하여 용접을시작하는 제5과정을 수행하게 된다(S15).

용접선 끝에서는 용접완료 신호와 함께 레이저 발진기(401)의 출력이 정지되고 성형관 장착대(511,512)는 초기 위치로 복귀되면서 제1과정으로 피이드백되는 제6과정을 수행함으로써 하나의 용접공정이 완료된다(S16).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 용접 대상물이 가변되더라도 그에 대응되게 가변되어 용접간극 및 단차를 항상 일정하게 유지함으로써 용접품질이 현저히 향상되는 장점이 있다.

둘째, 용접속도가 빠르고 일정한 크기의 용접비드를 형성함으로써 용접신뢰도가 향상된 고품위의 용접제품을 생산할 수 있다.

Claims (6)

1. 고정프레임과;

   상기 고정프레임의 상면에 안착되고, 이를 따라 이동가능하게 설치된 성형관 장착대와;

   상기 고정프레임의 상면에 고정되고, 상기 성형관 장착대에 장착된 롤성형관이 통과될 수 있도록 구비된 하우징과;

   상기 하우징내에 회전가능하게 고정되고 상기 롤성형관의 용접점 양측 상부외주면을 접촉가압할 수 있도록 배치된 한쌍의 상부고정롤과;

   상기 상부고정롤과 소재를 중심으로 상하 대칭되면서 상기 롤성형관의 하측 외주면에 접촉 배치된 한쌍의 하부고정롤과;

   상기 하부고정롤을 소재 중심에 대하여 120°간격으로 고정하며 전후진 및 상하방향으로 회전가능한 유,공압실린더로 이루어진 고정롤구동부와;

   상기 상부고정롤의 선측에 위치되어 롤성형관의 용접부를 일정압력으로 가압하도록 상기 하우징의 양측 상벽에 회전가능하게 고정된 용접변형 제어롤과;

   상기 용접변형 제어롤과 상부고정롤 사이의 하우징내에 위치된 롤성형관의 용접부를 조사하도록 레이저빔발진기와 연결되고 상기 용접부의 직상부에 배치된 용접헤드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프의 레이저 용접 장치.
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5. 제1항에 있어서, 상기 성형관 장착대는 상기 고정프레임의 상면에 그 길이방향으로 형성된 한쌍의 선형가이드를 따라 래크와 피니언 결합되어 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프의 레이저 용접 장치.
6. 파이프 용접을 위해 초기조건인 소재의 인장강도, 성형된 파이프의 직경, 벽 두께 및 용접선 길이를 입력한 다음 초점위치를 결정하는 제1과정과;

   상기 제1과정후 상,하부고정롤들의 이동거리 결정하고 이에 따라 각각의 롤들이 구동 가능한 상태로 대기하는 제2과정과;

   상기 제2과정과 동시에 성형관 장착대의 이동거리를 초기 입력조건에 따라 설정하고 이송수단에 의하여 정해진 용접속도로 이동할 수 있도록 준비하는 제3과정과;

   상기 제3과정후 용접변형 제어롤의 압하력을 결정하고, 용접선 유도부의 위치도 결정하는 제4과정과;

   용접개시 신호에 따라 레이저발진기를 통해 소정의 레이저빔을 출력함과 동시에 각 구조물들이 설정된 값에 따라 동작하여 용접을 시작하는 제5과정과;

   용접완료 신호와 함께 레이저발진기의 출력이 정지되고 성형관 장착대를 초기 위치로 복귀시키면서 제1과정으로 피이드백되는 제6과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프의 용접 방법.