KR101531487B1 - Apparatus and method for pipe welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파이프 용접장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pipe welding apparatus and a method thereof.
탱크선, LNG선, FPSO 등 대부분의 선박의 메인 데크 상부에는 복잡한 구조의 파이프라인이 연결된다. 각 파이프는 1차적으로 파이프 형상에 대응되는 원형 형상의 패드와 용접 접합이 이루어지고, 파이프에 접합된 패드는 메인 데크 상부에 용접 접합된다. 이러한 용접 작업은 작업자에 의해서 수동으로 진행되고 있으나, 작업부위가 낮고 용접 시 파이프를 중심으로 회전하면서 용접을 수행해야 하므로 작업 피로도 및 작업 생산성이 낮은 문제점이 있다. Complex pipelines are connected to the upper part of the main decks of most ships, including tank lines, LNG carriers, and FPSOs. Each pipe is welded to a pad of a circular shape corresponding to the shape of the pipe, and the pad bonded to the pipe is welded to the upper part of the main deck. Such welding work is performed manually by a worker, but there is a problem in that work fatigue and work productivity are low because a work site is low and welding is performed while rotating around a pipe during welding.
따라서, 용접장치를 이용하여 자동으로 용접 작업을 진행할 필요성이 있으나, 자동으로 용접 작업을 진행하려 하여도 취부(fit up) 수준이 불량하고, 메인 데크의 경사 구배로 인해서 패드와 메인 데크의 밀착도가 일정하지 않아 작업하기가 쉽지 않다. 즉, 패드와 데크 간 간격(gap)이 존재하는 경우, 그 간격 크기가 일정하지 않아 동일한 용접속도로 용접을 진행할 경우, 용접 비드 형성이 불균일하고 용접불량이 발생하기 쉽다. 이와 관련된 기술로서 한국공개특허 제2006-0052972호(2006.05.19 공개)가 공개된 바 있다.Therefore, it is necessary to automatically perform the welding operation by using the welding apparatus. However, even if the welding operation is attempted automatically, the fitting degree is poor, and the slope of the main deck causes the adhesion between the pad and the main deck It is not easy to work because it is not constant. That is, when there is a gap between the pad and the deck, if the gap size is not constant and the welding is performed at the same welding speed, the formation of the weld bead is uneven and the welding defect is likely to occur. Korean Patent Publication No. 2006-0052972 (published May 19, 2006) has been disclosed as a related technology.
본 발명의 실시 예는 파이프 하부에 접합된 패드와 선박의 메인 데크 상부 간의 간격 크기에 따라 회전속도를 조절하면서 효과적으로 용접 접합 작업을 효과적으로 수행할 수 있는 파이프 용접장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a pipe welding apparatus and method that can effectively perform a welding joint operation while adjusting a rotational speed according to a size of a gap between a pad bonded to a lower portion of a pipe and an upper portion of a main deck of a ship.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파이프를 포섭한 상태에서 상기 파이프 외주면을 따라 회전하면서 상기 파이프 하부에 접합된 패드를 선박의 메인 데크 상부에 용접시키는 파이프 용접장치에 있어서, 제1개구부를 형성하며, 상기 파이프에 끼워지는 본체; 상기 본체를 지지하는 지지레그; 상기 본체에 마련되며, 상기 본체를 고정시키기 위해 상기 파이프 외주면을 클램핑하는 클램핑부; 상기 본체 하부에 회전 가능하게 결합된 링기어; 및 상기 패드와 상기 메인 데크 상부 간의 간격 크기를 측정하는 센서부;를 포함하며, 상기 클램핑이 이루어진 이후 상기 지지레그가 접혀진 상태에서 상기 링기어 회전 시 상기 센서부에 의해 미리 측정된 상기 간격 크기에 따라 상기 링기어의 회전속도를 제어하면서 상기 패드와 상기 메인 데크 간 용접을 수행하는 파이프 용접장치가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a pipe welding apparatus for welding a pad bonded to a lower portion of a pipe to an upper portion of a main deck of a ship while rotating along an outer circumferential surface of the pipe while the pipe is engaged, A body fitted to the pipe; A support leg supporting the main body; A clamping unit provided on the main body and clamping the outer circumferential surface of the pipe to fix the main body; A ring gear rotatably coupled to a lower portion of the main body; And a sensor unit for measuring the size of the gap between the pad and the upper portion of the main deck, wherein the sensor unit measures the gap size measured beforehand by the sensor unit when the ring gear is rotated in a state in which the support leg is folded after the clamping is performed A pipe welding apparatus may be provided which performs welding between the pad and the main deck while controlling the rotational speed of the ring gear.
상기 링기어는 상기 제1개구부에 대응되는 제2개구부를 형성하며, 상기 본체는 모터와, 상기 모터 축에 결합된 제1구동풀리 및 제2구동풀리와, 상기 제1구동풀리 및 상기 제2구동풀리에 각각 벨트에 의해 연결된 제1종동풀리 및 제2종동풀리와, 상기 제1종동풀리 및 상기 제2종동풀리에 각각 결합되고, 상기 링기어에 치합된 제1구동기어 및 제2구동기어를 마련하고, 상기 제1구동기어 및 상기 제2구동기어는 상기 모터에 의해 구동하여 상기 링기어를 회전시키고, 상기 링기어의 연속적인 회전을 위해 상기 제2개구부의 호의 길이보다 큰 이격 거리를 갖도록 배치될 수 있다.Wherein the ring gear forms a second opening corresponding to the first opening, the main body includes a motor, a first drive pulley and a second drive pulley coupled to the motor shaft, and a first drive pulley and a second drive pulley, A first driven pulley and a second driven pulley respectively connected to the drive pulleys by belts, a first driven pulley coupled to the first driven pulley and a second driven pulley coupled to the ring gear, Wherein the first drive gear and the second drive gear are driven by the motor to rotate the ring gear and provide a distance greater than the length of the arc of the second opening for continuous rotation of the ring gear Respectively.
상기 클램핑부는 양측에 왼나사부와 오른나사부가 형성된 나사축과, 상기 나사축의 양단을 회전 가능하게 지지하는 각각의 지지부와, 상기 왼나사부와 상기 오른나사부에 각각 결합된 제1이동부재 및 제2이동부재와, 상기 나사축을 회전시켜 상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재가 상반된 방향으로 이동되도록 하는 나사축동작유닛과, 상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재의 단부 쪽에 각각 마련되며, 상기 나사축 회전에 의해 상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재가 상기 파이프 쪽으로 이동한 경우 양쪽에서 상기 파이프 외면에 압력을 가하면서 클램핑하는 제1가압부재 및 제2가압부재를 포함할 수 있다.Wherein the clamping portion includes a screw shaft having left and right screw portions on both sides thereof, respective supporting portions for rotatably supporting both ends of the screw shaft, first and second moving members respectively coupled to the left screw portion and the right screw portion, A screw shaft operating unit for rotating the screw shaft to move the first moving member and the second moving member in a direction opposite to each other, and a screw shaft operating unit provided on an end of the first moving member and the second moving member, And a first pressing member and a second pressing member for clamping the outer surface of the pipe while applying pressure to both sides of the pipe when the first moving member and the second moving member move toward the pipe by the screw shaft rotation .
상기 나사축동작유닛은 조작핸들과, 상기 나사축의 한쪽 단부에 결합된 피동베벨기어와, 상기 피동베벨기어와 치합되며, 수직방향으로 상기 조작핸들 축과 결합된 구동베벨기어와, 상기 피동베벨기어와 상기 구동베벨기어를 수용하며, 상기 조작핸들 축을 회전 가능하게 지지하는 지지체를 포함할 수 있다.Wherein the screw shaft operating unit includes an operation handle, a driven bevel gear coupled to one end of the screw shaft, a drive bevel gear engaged with the driven bevel gear and coupled with the operation handle shaft in a vertical direction, And a support for receiving the drive bevel gear and rotatably supporting the operation handle shaft.
용접토치가 장착된 홀더와, 상기 링기어 하부에 장착되며, 상기홀더와 연결된 링크유닛을 더 포함할 수 있다.A holder equipped with a welding torch, and a link unit mounted under the ring gear and connected to the holder.
상기 홀더는 상기 용접토치를 클램핑하여 고정시키는 고정부와, 상기 용접토치의 높이를 조절하는 높이조절부를 포함하되, 상기 높이조절부는 모터에 의해 구동되는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 벨트 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리에 의해 회전하는 가이드나사축과, 상기 고정부와 연결판에 의해 연결되며, 상기 가이드나사축에 결합되어 상기 모터에 의해 상하 방향으로 이동함으로써, 상기 용접토치의 높이를 조절하는 결합프레임을 포함할 수 있다.Wherein the holder includes a fixing part for clamping and fixing the welding torch and a height adjusting part for adjusting a height of the welding torch, wherein the height adjusting part includes a driving pulley driven by a motor, a driven pulley connected to the driving pulley, A guide screw shaft which is rotated by the driven pulley, and a connecting plate which is connected to the fixed portion by a connection plate, and is coupled to the guide screw shaft and moves in the vertical direction by the motor, thereby adjusting the height of the welding torch And may include a combined frame.
상기 링크유닛은 상기 홀더에 연결된 연결봉과, 일단부가 결합핀에 의해 상기 연결봉의 일측 하단부 및 타측 상단부에 각각 연결된 주동절 및 종동절과, 상기 링기어에 하부에 장착되며, 상기 주동절 및 상기 종동절의 타단부가 각각 하측 및 상측에 회전 가능하게 결합된 링크프레임과, 상기 링크프레임에 배치되며, 모터에 의해 구동되는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 벨트에 의해 연결되며, 상기 주동절의 타단부와 연결축에 의해 결합된 종동풀리를 포함하고, 상기 주동절의 회전 동작에 의해 상기 종동절이 회전함으로써 상기 용접토치가 각도 변화없이 상하 방향으로 이동되도록 할 수 있다.The link unit includes a connecting rod connected to the holder, a main section and a follower section, one end of which is connected to one lower end and the other upper end section of the connecting rod by an engaging pin, and a lower section mounted on the ring gear, A drive pulley disposed on the link frame and driven by a motor, and a drive pulley connected to the drive pulley by a belt, the other end of the main pulley being connected to the other end of the main pulley, And a driven pulley coupled by a connecting shaft, and the welding torch can be moved up and down without changing the angle by rotating the main cutting edge by the rotation of the main cutting edge.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 상기 본체를 상기 파이프에 끼우는 단계; (b) 상기 클램핑부에 의해 상기 파이프 외주면을 클램핑한 상태에서 상기 링기어를 회전시켜 상기 센서부에 의해 상기 패드와 상기 메인 데크 상부 간의 간격 크기를 측정하는 단계; 및 (c) 상기 링기어를 회전시켜 상기 용접토치에 의해 상기 패드와 상기 메인 데크 간 용접 접합을 수행하는 단계;를 포함하되, 상기 (c) 단계는 상기 측정된 간격 크기가 클수록 상기 링기어의 회전속도를 느리게 하고, 상기 측정된 간격 크기가 작을수록 상기 링기어의 회전속도를 빠르게 제어하면서 수행되는 파이프 용접방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pipe, comprising: (a) fitting the body to the pipe; (b) rotating the ring gear while clamping the outer circumferential surface of the pipe by the clamping unit to measure a gap size between the pad and the upper part of the main deck by the sensor unit; And (c) rotating the ring gear to perform a welding joint between the pad and the main deck by the welding torch, wherein the step (c) further comprises: And the rotational speed of the ring gear is controlled so as to decrease as the measured gap size becomes smaller.
상기 (c) 단계는 상기 링기어를 회전시켜 상기 패드와 상기 메인 데크 간 1차 용접을 수행하는 단계와, 상기 링크유닛에 의해 상기 용접토치를 상방향으로 들어올린 후 용접 슬래그를 제거한 상태에서, 상기 링기어를 회전시켜 상기 패드와 상기 메인 데크 간 2차 용접을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step (c) includes the steps of: rotating the ring gear to perform primary welding between the pad and the main deck; and lifting the welding torch upward by the link unit and removing the welding slag, And performing secondary welding between the pad and the main deck by rotating the ring gear.
본 발명의 실시 예에 파이프 용접장치 및 그 방법은 파이프 하부에 접합된 패드와 선박의 메인 데크 상부 간의 간격 크기에 따라 회전속도를 조절하면서 효과적으로 용접 접합 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.The pipe welding apparatus and method according to the embodiment of the present invention can efficiently perform the welding welding operation while adjusting the rotational speed according to the size of the gap between the pad bonded to the lower portion of the pipe and the upper portion of the main deck of the vessel.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 용접장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 용접장치의 저면도이다.
도 3은 도 1의 용접장치의 링기어와 치합된 구동기어들의 구성을 사시도로 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 용접장치의 클램핑 동작 수행을 위한 나사축동작유닛의 단면도이다.
도 5는 도 1의 용접장치의 용접토치 홀더의 사시도이다.
도 6와 도 7은 도 1의 용접장치의 용접토치 위치이동을 위한 링크유닛의 구성을 각각 다른 각도에서 사시도로 도시한 것이다.
도 8은 도 1의 용접장치가 설치되는 파이프의 패드와 선박의 메인 데크 상부 간의 간격 차이를 도시한 것이다.1 is a perspective view of a pipe welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a bottom view of the welding apparatus of Figure 1;
Fig. 3 is a perspective view showing a configuration of drive gears meshing with the ring gear of the welding apparatus of Fig. 1;
4 is a cross-sectional view of the screw shaft operating unit for performing the clamping operation of the welding apparatus of FIG.
Figure 5 is a perspective view of a welding torch holder of the welding apparatus of Figure 1;
Figs. 6 and 7 are perspective views of the link unit for moving the welding torch position of the welding apparatus of Fig. 1 from different angles, respectively.
8 is a view showing a difference in distance between a pad of a pipe where the welding apparatus of FIG. 1 is installed and an upper part of the main deck of the ship.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided by way of example so that those skilled in the art will be able to fully understand the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted from the drawings, and the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 용접장치(100)는 파이프(P)를 포섭한 상태에서 파이프(P) 외주면을 따라 회전하면서 파이프(P) 하부에 접합된 패드(2)를 선박 메인 데크(4) 상부에 용접시킨다. 파이프 용접장치(100)는 본체(110), 지지레그(120), 클램핑부(130), 링기어(140), 홀더(150), 링크유닛(160) 및 센서부(170)를 포함한다. 1 and 2, a
이러한 파이프 용접장치(100)는 파이프(P) 클램핑에 의해 본체(110)가 고정된 이후, 지지레그(120)가 접혀진 상태에서 파이프(P) 주위를 돌면서 패드(2)와 메인 데크(4) 간 자동용접을 수행할 수 있다. 이때, 파이프 용접장치(100)는 본체(110) 하부에 마련된 링기어(140) 회전 시 센서부(170)에 의해 측정된 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기에 따라 링기어(140)의 회전속도를 제어하면서 패드(2)와 메인 데크(4) 간 용접을 수행할 수 있다. 용접 작업 시 도시하지는 않았지만, 용접봉이 지속적으로 공급될 수 있다. 이하, 상술한 각 구성요소에 대해서 자세히 설명한다.The
본체(110)는 제1개구부(H1)를 형성하며, 제1개구부(H1)와 후술할 링기어(140)의 제2개구부(H2)가 일치된 상태에서 파이프(P)에 끼워진다. 제1개구부(H1)와 제2개구부(H2)는 파이프(P)의 너비보다 큰 크기로 형성될 수 있다. The
도 3을 참조하면, 본체(110)는 모터(M1)와, 모터 축(X1)에 일정 간격으로 결합된 제1구동풀리(111) 및 제2구동풀리(112)와, 제1구동풀리(111) 및 제2구동풀리(112)에 각각 벨트(B)에 의해 연결된 제1종동풀리(113) 및 제2종동풀리(114)와, 제1종동풀리(113) 및 제2종동풀리(114)에 각각 결합되고, 후술할 링기어(140)에 치합된 제1구동기어(115) 및 제2구동기어(116)를 마련한다. 제1구동기어(115) 및 제2구동기어(116)는 모터(M1)에 의해 구동하여 링기어(140)를 회전시키고, 링기어(140)의 연속적인 회전을 위해 링기어(140)의 제2개구부(H2)의 호의 길이(ℓ)보다 큰 이격 거리를 갖도록 배치된다. 이는 제1구동기어(115) 및 제2구동기어(116) 중 어느 하나가 제2개구부(H2)에 위치하여도 나머지 하나가 링기어(140)에 치합된 상태가 되어 링기어(140)가 연속적으로 회전되도록 함으로써, 용접 작업의 연속성 및 작업의 효율성을 높이기 위함이다. 참고로, 도 3은 각 구동풀리(111,112), 종동풀리(113,114), 구동기어(115,116) 간의 연결구조에 대한 이해를 돕기 위해, 불필요한 부분은 제거한 채 도시하였다.Referring to FIG. 3, the
도 1과 도 2를 참조하면, 지지레그(120)는 본체(110)를 지지하며, 본체(110)에 부착된 상부레그(121) 및 상부레그(121)에 접혀질 수 있도록 관절 형태로 결합된 하부레그(122)를 포함한다. 지지레그(120)는 본체(110)가 파이프(P)에 끼워진 이후, 후술할 클램핑부(130)에 의해 클램핑된 상태에서 외측 방향으로 접혀질 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the
클램핑부(130)는 본체(110)에 마련되며, 본체(110)를 고정시키기 위해 파이프(P) 외주면을 클램핑한다. 클램핑부(130)는 양측에 왼나사부(131a)와 오른나사부(131b)가 형성된 나사축(131)과, 나사축(131)의 양단을 회전 가능하게 지지하는 지지부(132)와, 왼나사부(131a)와 오른나사부(131b)에 각각 결합된 제1이동부재(133) 및 제2이동부재(134)와, 나사축(131)을 회전시켜 제1이동부재(133) 및 제2이동부재(134)가 상반된 방향으로 이동되도록 하는 나사축동작유닛(135)과, 제1이동부재(133) 및 제2이동부재(134)의 단부 쪽에 각각 마련되며, 나사축(131) 회전에 의해 제1이동부재(133) 및 제2이동부재(134)가 파이프(P) 쪽으로 이동한 경우 양쪽에서 파이프(P) 외면에 압력을 가하면서 클램핑하는 제1가압부재(136) 및 제2가압부재(137)를 포함한다.The
여기서, 나사축동작유닛(135)은 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 조작핸들(135a)과, 나사축(131)의 한쪽 단부에 결합된 피동베벨기어(135b)와, 피동베벨기어(135b)와 치합되며, 수직방향으로 조작핸들 축(X2)이 결합된 구동베벨기어(135c)와, 피동베벨기어(135b)와 구동베벨기어(135c)를 수용하며, 조작핸들 축(X2)을 회전 가능하게 지지하는 박스 형태의 지지체(135d)를 포함한다. 조작핸들(135a)을 회전시키면 구동베벨기어(135c) 및 이와 치합된 피동베벨기어(135b)가 회전하게 되고, 그에 따라 나사축(131)이 회전하게 되어 제1이동부재(133) 및 제2이동부재(134)가 상반된 방향으로 이동됨으로써, 제1가압부재(136) 및 제2가압부재(137)에 의한 파이프(P) 클램핑이 이루어지게 된다. 조작핸들(135a)은 작업자에 의해 조작되거나, 모터(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 참고로, 도 4는 나사축동작유닛(135) 구조의 이해를 돕기 위해, 지지체(135d) 내측 구성을 단면도로 도시하였다. As shown in Figs. 1 and 4, the screw
도 1과 도 2를 참조하면, 링기어(140)는 제1개구부(H1)에 대응되는 제2개구부(H2)를 형성하며, 본체(110) 하부에 회전 가능하게 결합된다. 링기어(140)의 내주면은 본체(110) 내측에 설치된 휠(W)에 접촉되고, 외주면에는 기어(G)가 형성되어 상술한 제1구동기어(115) 및 제2구동기어(116)와 치합된다. 링기어(140)와 본체(110)는 파이프(P)와 대응되는 원형으로 제작될 수 있다.1 and 2, the
도 1과 도 5를 참조하면, 홀더(150)는 용접토치(T)를 클램핑하여 고정시키는 고정부(151)와, 용접토치(T)의 높이를 조절하는 높이조절부(152)를 포함한다. 고정부(151)는 용접토치(T) 외주면을 양쪽에서 클램핑하는 결합부(151a)와, 결합부(151a)의 체결홈에 결합되는 체결바(151b)와, 결합부(151a)와 체결바(151b)의 일치하는 관통홈에 끼워져 결합부(151a)와 체결바(151b)를 결합시키는 결합핀(p2)과, 체결바(151b)의 나사축을 따라 조여져 양쪽 결합부(151a)를 밀착시킴으로써 용접토치(T)를 단단히 고정시키는 고정나사(151c)를 포함한다. 여기서, 결합부(151a)의 어느 한쪽 부위는 힌지 결합될 수 있으며, 다른 쪽 부위에 체결바(151b)가 끼워진 상태에서 결합핀(p2) 및 고정나사(151c)에 의해 용접토치(T) 결합 및 고정이 완료될 수 있다. 다른 예로서 결합부(151a)의 양쪽에 체결바(151b)가 끼워진 상태에서 결합핀(p2) 및 고정나사(151c)에 의해 용접토치(T) 결합 및 고정이 완료될 수도 있다.1 and 5, the
높이조절부(152)는 모터(M3)에 의해 구동되는 구동풀리(152a)와, 구동풀리(152a)와 벨트(B) 연결된 종동풀리(152b)와, 종동풀리(152b)에 의해 회전하는 가이드나사축(152c)과, 고정부(151)와 연결판(153)에 의해 연결되며, 가이드나사축(152c)에 결합되어 모터(M3)에 의해 가이드나사축(152c)을 따라 상하 방향으로 이동함으로써, 용접토치(T)의 높이를 조절하는 결합프레임(152d)을 포함한다. 이를 통해 용접 부위에 용접토치(T)가 정밀하게 접근될 수 있다.The
도 6과 도 7을 참조하면, 링크유닛(160)은 홀더(150)에 연결된 연결봉(R1)과, 일단부가 결합핀(p1)에 의해 연결봉(R1)의 일측 하단부 및 타측 상단부 쪽에 각각 연결된 주동절(R2) 및 종동절(R3)과, 링기어(140)에 하부에 장착되며, 주동절(R2) 및 종동절(R3)의 타단부가 각각 하측 및 상측에 회전 가능하게 결합된 링크프레임(161)과, 링크프레임(161)에 배치되며, 모터(M2)에 의해 구동되는 구동풀리(162)와, 구동풀리(162)와 벨트(B)에 의해 연결되며, 주동절(R2)의 타단부와 연결축(X3)에 의해 결합된 종동풀리(163)를 포함한다. 이를 통해, 주동절(R2)의 회전 동작에 의해 종동절(R3)이 회전함으로써 용접토치(T)가 각도 변화없이 상하 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 이러한 4절 링크 구조는 용접토치(T)의 겨냥 위치가 변화하더라도 토치 자체의 각도가 변화하지 않도록 하며, 용접토치(T)가 용접 부위에 효과적으로 접근할 수 있도록 하고 결과적으로 용접의 작업 효율성을 높여준다. 참고로, 도 6과 도 7은 링크유닛(160) 구조의 이해를 돕기 위해 불필요한 부분은 제거한 채 도시하였다.6 and 7, the
센서부(170)는 링기어(140) 하부에 장착되며, 홀더(150)와 연결된 링크유닛(160) 및 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격(gap) 크기를 측정한다. 여기서 센서부(170)는 홀더(150)의 일측에 설치될 수 있으나, 그 설치위치가 반드시 특정한 부위에 한정되는 것은 아니다. 링기어(140) 회전 시 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기를 측정하는 센서부(170)는 변위센서 등 다양한 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 센서부(170)는 메인 데크(4) 쪽으로 광을 발사시켜 수신함으로써 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기를 측정할 수 있으며, 이외에도 종래의 공지된 다양한 방법이 사용될 수 있다. The
이하, 상술한 도 1 내지 도 7의 내용을 기초로 파이프 용접장치(100)를 이용한 용접방법에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a welding method using the
먼저, 본체(110)를 파이프(P)에 끼운다. 이때, 본체(110)의 제1개구부(H1)와 링기어(140)의 제2개구부(H2)가 일치된 상태에서 파이프(P)에 본체(110)를 밀어 넣어 끼우게 된다. First, the
다음으로, 클램핑부(130)에 의해 파이프(P)를 클램핑한 상태에서 링기어(140)를 360도 회전시켜가며 센서부(170)를 통해 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격(gap) 크기를 측정한다. 이때, 지지레그(120)가 접혀진 상태에서 링기어(140) 회전이 수행될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 파이프(P)가 중심축(X)을 기준으로 일정 각도(θ)로 기울어진 상태에서 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격(gap) 크기는 점점 크게 벌어졌다가 좁혀지는 형태로 그 크기가 달라질 수 있다. 이때, 센서부(170)는 예컨대 메인 데크(4) 쪽으로 광을 발사시켜, 메인 데크(4)와 센서부(170) 간의 거리를 측정하는 방법으로 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기를 측정할 수 있다. Next, the
다음으로, 센서부(170)에 의한 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기 측정이 완료되면, 링기어(140)를 360도 회전시켜 패드(2)와 메인 데크(4) 간 용접 접합을 수행한다. 이때 패드(2)와 메인 데크(4) 간 간격 크기가 클수록 링기어(140)의 회전속도를 느리게 하고, 패드(2)와 메인 데크(4) 간 간격 크기가 작을수록 링기어(140)의 회전속도를 빠르게 제어하면서 용접 작업이 수행될 수 있다. 이와 같이 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기에 따라 용접속도를 조절하여 용접 비드를 고르게 형성할 수 있다. Next, when the
본 과정은, 링기어(140)를 360도 회전시켜 패드(2)와 메인 데크(4) 간 1차 용접을 수행하고, 링크유닛(160)에 의해 용접토치(T)를 상방향으로 들어올린 상태에서 용접 슬래그를 제거한 후, 링기어(140)를 360도 회전시켜 패드(2)와 메인 데크(4) 간 2차 용접을 수행하면서 마무리하는 과정으로 이루어질 수 있다. 용접 수는 패드(2)와 메인 데크(4) 간 간격 크기에 따라 결정될 수 있다. 해당 간격이 설정값을 기준으로 거의 없는 경우에는 한번의 용접으로도 용접작업을 완료할 수 있으나, 설정값보다 간격이 큰 경우에는 일차적으로 간격이 크게 존재하는 부분을 우선적으로 1차용접을 수행한 후 마무리 2차 용접을 수행할 수 있다. 상술한 1차 용접은 간격이 발생된 부분에 대해서만 수행될 수 있으며 패드(2)와 메인 데크(4)가 접촉된 부분에 대해서는 수행되지 않을 수 있다.In this process, the
상술한 각각의 과정들은 제어부(미도시)에 의해 자동 제어될 수 있다. 예컨대 제어부(미도시)는 센서부(170)를 통해 측정된 패드(2)와 메인 데크(4) 상부 간의 간격 크기에 따라 링기어(140)의 회전속도, 용접토치(T)의 위치 등을 조절할 수 있다.Each of the above-described processes can be automatically controlled by a control unit (not shown). For example, the control unit (not shown) controls the rotation speed of the
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.The foregoing has shown and described specific embodiments. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention described in the following claims It will be possible.
110: 본체 120: 지지레그
130: 클램핑부 140: 링기어
150: 홀더 160: 링크유닛
170: 센서부110: main body 120: support leg
130: clamping part 140: ring gear
150: holder 160: link unit
170:
Claims (9)
제1개구부를 형성하며, 상기 파이프에 끼워지는 본체;
상기 본체를 지지하는 지지레그;
상기 본체에 마련되며, 상기 본체를 고정시키기 위해 상기 파이프 외주면을 클램핑하는 클램핑부;
상기 본체 하부에 회전 가능하게 결합된 링기어; 및
상기 패드와 상기 메인 데크 상부 간의 간격 크기를 측정하는 센서부;를 포함하며,
상기 클램핑이 이루어진 이후 상기 지지레그가 접혀진 상태에서 상기 링기어 회전 시 상기 센서부에 의해 미리 측정된 상기 간격 크기에 따라 상기 링기어의 회전속도를 제어하면서 상기 패드와 상기 메인 데크 간 용접을 수행하는 파이프 용접장치.A pipe welding apparatus for welding a pad bonded to a lower portion of a pipe to an upper portion of a main deck of a ship while rotating along an outer circumferential surface of the pipe in a state in which the pipe is engaged,
A body forming a first opening, the body being fitted to the pipe;
A support leg supporting the main body;
A clamping unit provided on the main body and clamping the outer circumferential surface of the pipe to fix the main body;
A ring gear rotatably coupled to a lower portion of the main body; And
And a sensor unit for measuring an interval size between the pad and the upper portion of the main deck,
And performing welding between the pad and the main deck while controlling the rotation speed of the ring gear according to the gap size measured in advance by the sensor unit when the ring gear is rotated while the support leg is folded after the clamping is performed Pipe welding equipment.
상기 링기어는 상기 제1개구부에 대응되는 제2개구부를 형성하며,
상기 본체는
모터와,
모터 축에 결합된 제1구동풀리 및 제2구동풀리와,
상기 제1구동풀리 및 상기 제2구동풀리에 각각 벨트에 의해 연결된 제1종동풀리 및 제2종동풀리와,
상기 제1종동풀리 및 상기 제2종동풀리에 각각 결합되고, 상기 링기어에 치합된 제1구동기어 및 제2구동기어를 마련하고,
상기 제1구동기어 및 상기 제2구동기어는 상기 모터에 의해 구동하여 상기 링기어를 회전시키고, 상기 링기어의 연속적인 회전을 위해 상기 제2개구부의 호의 길이보다 큰 이격 거리를 갖도록 배치된 파이프 용접장치.The method according to claim 1,
The ring gear forming a second opening corresponding to the first opening,
The body
A motor,
A first drive pulley and a second drive pulley coupled to the motor shaft,
A first driven pulley and a second driven pulley respectively connected to the first drive pulley and the second drive pulley by a belt,
A first drive gear and a second drive gear coupled to the first driven pulley and the second driven pulley respectively and meshed with the ring gear,
The first drive gear and the second drive gear being driven by the motor to rotate the ring gear and to have a distance greater than the length of the arc of the second opening for the continuous rotation of the ring gear, Welding apparatus.
상기 클램핑부는
양측에 왼나사부와 오른나사부가 형성된 나사축과,
상기 나사축의 양단을 회전 가능하게 지지하는 각각의 지지부와,
상기 왼나사부와 상기 오른나사부에 각각 결합된 제1이동부재 및 제2이동부재와,
상기 나사축을 회전시켜 상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재가 상반된 방향으로 이동되도록 하는 나사축동작유닛과,
상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재의 단부 쪽에 각각 마련되며, 상기 나사축 회전에 의해 상기 제1이동부재 및 상기 제2이동부재가 상기 파이프 쪽으로 이동한 경우 양쪽에서 상기 파이프 외면에 압력을 가하면서 클램핑하는 제1가압부재 및 제2가압부재를 포함하는 파이프 용접장치.The method according to claim 1,
The clamping portion
A screw shaft having left and right threaded portions formed on both sides thereof,
A support portion rotatably supporting both ends of the screw shaft,
A first moving member and a second moving member respectively coupled to the left screw portion and the right screw portion,
A screw shaft operating unit which rotates the screw shaft to move the first moving member and the second moving member in the opposite directions;
Wherein the first moving member and the second moving member are provided on the end sides of the first moving member and the second moving member, respectively, and when the first moving member and the second moving member move toward the pipe by the screw shaft rotation, And a second pressing member which clamps the first pressing member and the second pressing member.
상기 나사축동작유닛은
조작핸들과,
상기 나사축의 한쪽 단부에 결합된 피동베벨기어와,
상기 피동베벨기어와 치합되며, 수직방향으로 상기 조작핸들 축과 결합된 구동베벨기어와,
상기 피동베벨기어와 상기 구동베벨기어를 수용하며, 상기 조작핸들 축을 회전 가능하게 지지하는 지지체를 포함하는 파이프 용접장치.The method of claim 3,
The screw shaft operating unit
An operation handle,
A driven bevel gear coupled to one end of the screw shaft,
A driven bevel gear engaged with the driven bevel gear and coupled with the operation handle shaft in a vertical direction,
And a support body that receives the driven bevel gear and the driven bevel gear and rotatably supports the operation handle shaft.
용접토치가 장착된 홀더와,
상기 링기어 하부에 장착되며, 상기홀더와 연결된 링크유닛을 더 포함하는 파이프 용접장치.The method according to claim 1,
A holder equipped with a welding torch,
And a link unit mounted under the ring gear and connected to the holder.
상기 홀더는
상기 용접토치를 클램핑하여 고정시키는 고정부와,
상기 용접토치의 높이를 조절하는 높이조절부를 포함하되,
상기 높이조절부는
모터에 의해 구동되는 구동풀리와,
상기 구동풀리와 벨트 연결된 종동풀리와,
상기 종동풀리에 의해 회전하는 가이드나사축과,
상기 고정부와 연결판에 의해 연결되며, 상기 가이드나사축에 결합되어 상기 모터에 의해 상하 방향으로 이동함으로써, 상기 용접토치의 높이를 조절하는 결합프레임을 포함하는 파이프 용접장치.6. The method of claim 5,
The holder
A fixing unit for clamping and fixing the welding torch,
And a height adjuster for adjusting a height of the welding torch,
The height-
A drive pulley driven by a motor,
A driven pulley connected to the drive pulley by a belt,
A guide screw shaft rotated by the driven pulley,
And a coupling frame connected to the fixing portion by a coupling plate and coupled to the guide screw shaft to move up and down by the motor to adjust the height of the welding torch.
상기 링크유닛은
상기 홀더에 연결된 연결봉과,
일단부가 결합핀에 의해 상기 연결봉의 일측 하단부 및 타측 상단부에 각각 연결된 주동절 및 종동절과,
상기 링기어에 하부에 장착되며, 상기 주동절 및 상기 종동절의 타단부가 각각 하측 및 상측에 회전 가능하게 결합된 링크프레임과,
상기 링크프레임에 배치되며, 모터에 의해 구동되는 구동풀리와,
상기 구동풀리와 벨트에 의해 연결되며, 상기 주동절의 타단부와 연결축에 의해 결합된 종동풀리를 포함하고,
상기 주동절의 회전 동작에 의해 상기 종동절이 회전함으로써 상기 용접토치가 각도 변화없이 상하 방향으로 이동되도록 하는 파이프 용접장치.6. The method of claim 5,
The link unit
A connecting rod connected to the holder,
A main section and a follower section which are respectively connected to one lower end and the other upper end of the connecting rod by one connecting pin,
A link frame mounted on the ring gear at a lower portion thereof and rotatably coupled to the lower end and the upper end of the main section and the other end of the follower,
A drive pulley disposed in the link frame and driven by a motor,
And a driven pulley connected to the drive pulley by a belt and coupled to the other end of the main pulley by a connection shaft,
And the welding torch is moved in the up-and-down direction without changing the angle by rotating the main cutting edge by the rotation operation of the main cutting section.
(a) 상기 본체를 상기 파이프에 끼우는 단계;
(b) 상기 클램핑부에 의해 상기 파이프 외주면을 클램핑한 상태에서 상기 링기어를 회전시켜 상기 센서부에 의해 상기 패드와 상기 메인 데크 상부 간의 간격 크기를 측정하는 단계; 및
(c) 상기 링기어를 회전시켜 상기 용접토치에 의해 상기 패드와 상기 메인 데크 간 용접 접합을 수행하는 단계;를 포함하되,
상기 (c) 단계는 상기 측정된 간격 크기가 클수록 상기 링기어의 회전속도를 느리게 하고, 상기 측정된 간격 크기가 작을수록 상기 링기어의 회전속도를 빠르게 제어하면서 수행되는 파이프 용접방법.A welding method using a welding apparatus according to any one of claims 1 to 7,
(a) fitting the main body to the pipe;
(b) rotating the ring gear while clamping the outer circumferential surface of the pipe by the clamping unit to measure a gap size between the pad and the upper part of the main deck by the sensor unit; And
(c) rotating the ring gear to perform a welding joint between the pad and the main deck by the welding torch,
Wherein the step (c) is performed while the rotational speed of the ring gear is made to be slower as the measured gap size is larger and the rotational speed of the ring gear is controlled as the measured gap size is smaller.
상기 (c) 단계는
상기 링기어를 회전시켜 상기 패드와 상기 메인 데크 간 1차 용접을 수행하는 단계와,
상기 링크유닛에 의해 상기 용접토치를 상방향으로 들어올린 후 용접 슬래그를 제거한 상태에서, 상기 링기어를 회전시켜 상기 패드와 상기 메인 데크 간 2차 용접을 수행하는 단계를 포함하는 파이프 용접방법.9. The method of claim 8,
The step (c)
Performing primary welding between the pad and the main deck by rotating the ring gear,
And performing secondary welding between the pad and the main deck by rotating the ring gear while lifting the welding torch upward by the link unit and removing the welding slag.
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