자주식 강관용접 로봇장치

 

 

▶ 요약

 

본 발명은 강관의 관연결부(P)에 대한 용접을 수행하는 로봇에 있어서 토치클램프(22)를 다축운동 가능하게 탑재하는 바디(10); 상기 바디(10)의 저면에 주행륜(32)을 구비하고, 모터(36)로 추진력을 제공하는 주행기(30); 상기 바디(10)의 저면에 마그네트(52)를 구비하고, 레버(62)로 강관에 대한 부착력을 단속하는 부착력발생기(50); 및 상기 관연결부(P)와 일정한 거리를 유지한 상태로 주행하며 용접하고, 용접 상태를 카메라(76)로촬영하여 디스플레이 데이터를 생성하는 제어기(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

 

이에 따라, 강관배관 공사 현장이나 플랜트 공사 현장에서 강관의 외면과 내면을 자동으로 행하면서 설정된 용접작업을 수행하여 생산성과 용접품질을 향상하는 효과가 있다.

 

▶ 배경기술

 

상적으로 상하수도, 플랜트, 도로 등의 공사에 있어서 강관의 시공 신기술로 강관정형장치(일명 Welltech)를 이용하여 강관을 진원으로 정형하거나 유지시키고, 자동으로 맞대기이음 또는 겹치기 이음으로 부설한 후 배관접합부의 내·외면을 자동용접장치로 용접 접합하는 기술이 활용된다.

최근 3D기피 현상으로 숙련 용접공이 부족한 상황에서 이러한 공법을 도입하면 전문 용접공의 필요가 없어 시공원가를 절감할 수 있으면서 용접의 자동화로 공기를 단축할 수 있다. 다만 강관의 용접을 위해서 정형장치에 의존해야 하는 바, 다양한 규격의 강관에 대비한 장비를 보유해야 하고 설치와 해체에 따른 작업시간이 부가적으로 소요된다.

 

일례로, 한국등록특허 제0739101호의 ‘강관의 맞대기 용접 장치’에 의하면 『용접 주행부를 따라 이동하는 주행구동부와, 상기 주행 구동부에 설치되어 용접 로봇의 수평수직 방향의 위치를 조절하는 수직 수평조절부와, 상기 수직 수평 조절부에 연결되어 용접 토치를 지지하는 행거 베이스와, 상기 행거베이스에 연결되어 센서를 지지하는 센서 장착 조절부와, 상기 행거 베이스에 연결되어 상기 용접 토치를 지지하는 토치 장착 조절부와, 상기 행거 베이스와 상기 토치 장착 조절부 사이에 구비되어 일정한 거리를 유지하며 용접하는 간격유지기구를 포함』하는 구성을 개시한다. 이외에도 한국등록특허 제0778275호의 ‘강관 외면 용접 로봇의 자동주행장치’와 한국등록특허 제0829993호의 ‘강관의 외면접합부 용접장치’가 그 목적과 구성을 다소 달리하는 방식으로 존재한다.

 

그러나 선행기술들은 용접작업을 수행하고자 하는 강관의 외부에 용접 작업용 주행장치가 주행하도록 레일을 설치하는 방식으로서 이는 강관의 외부에 강관 외경보다 더욱 큰 외경의 레일을 설치해야 하기 때문에 용접 작업시 탈부착하는데 있어서 많은 시간이 소요된다. 일례로 강관의 외경이 2200㎜인 경우 2시간이 소요되며 강관의 외경이 클수록 더욱 많은 시간과 인원이 필요하다. 그러므로 이와 같은 방식에 의하면 최소 2인의 인원이 필요하고 추가적인 비용이 투입되어야 할 여지가 크다는 문제점이 발생된다.

 

▶ 해결 하고자하는 과제

 

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 강관배관 공사 현장이나 플랜트 공사 현장에서 강관의 외면과 내면을 자동으로 주행하면서 설정된 용접작업을 수행하는 자주식 강관용접 로봇장치를 제공하는 데 있다.

 

▶ 과제 해결수단

 

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 강관의 관연결부에 대한 용접을 수행하는 로봇에 있어서 토치클램프를 다축운동 가능하게 탑재하는 바디 상기 바디의 저면에 주행륜을 구비하고, 모터로 추진력을 제공하는 주행기 상기 바디의 저면에 마그네트를 구비하고, 레버로 강관에 대한 부착력을 단속하는 부착력발생기 및 상기관연결부와 일정한 거리를 유지한 상태로 주행하며 용접하고, 용접 상태를 카메라로 촬영하여 디스플레이 데이터를 생성하는 제어기를 포함하여 이루어지되, 상기 주행기(30)는 주행방향에서 일측의 주행륜(32)과 타측의 주행륜(32)을 각각의 모터(36)로 독립적으로 구동하는 방식을 기반으로 하되, 전후의 주행륜(32)을 지지하는 구동축(34)과, 전후의 구동축(34)을 연결하는 체인(42)과, 각각의 모터(36)와 일측의 구동축(34)을 연결하는 베벨기어(44)를 포함하고, 상기 부착력발생기(50)는 힌지축(53)을 개재하여 회동 가능하게 설치되는 마그네트(52)와, 레버(62)의 하단에 연동하도록 연결되는 링크(56)와, 링크(56)의 타단과 마그네트(52)를 연결하는 작동핀(54)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

 

또, 본 발명에 따르면 상기 주행기의 주행륜은 미끄럼 마찰력과 내마모성 증대를 위해 폴리우레탄 수지와 고무를 병용하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에 따르면 주행기의 모터는 정속으로 정역회전이 가능한 서보모터를 복수로 사용하고, 주행방향으로 일측의 주행륜과 타측의 주행륜에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

 

또, 본 발명에 따르면 상기 제어기는 전진 운동시 전방측의 레이저센서를 이용하여 관연결부와 바디의 거리를 유지토록 제어하고, 후진 운동시 후방측의 레이저센서를 이용하여 관연결부와 바디의 거리를 유지토록 제어하는 것을 특징으로 한다.

특허청 www.kipo.go.kr