KR20160105902A

KR20160105902A - 용접 장치 및 용접 시스템

Info

Publication number: KR20160105902A
Application number: KR1020167022123A
Authority: KR
Inventors: 치아키 이토; 신고 요네모토; 타카노리 코즈키; 유키오 이케자와; 마사히코 아카마츠
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: US20170008113A1; US10166621B2; JPWO2015136574A1; CN105934302A; KR101893086B1; CN105934302B; WO2015136574A1; JP6312804B2

Abstract

튜브들 사이의 맞대기 용접을 하는 용접 장치(1)는 테이블(4)을 구비하고 있다. 테이블(4)은 용접 토치(21)가 장착된 원호형 회전 부재(23)와, 이 회전 부재(23)를 튜브의 중심축 주위로 회전시키는 기어열(3)을 지지한다. 또한, 용접 장치(1)는 테이블(4)을 튜브의 중심축과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 제1 이동 기구(5)와, 제1 이동 기구(5)를 튜브의 중심축 및 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이동 기구(6)를 구비하고 있다.

Description

용접 장치 및 용접 시스템{WELDING DEVICE AND WELDING SYSTEM}

본 발명은 튜브들 사이의 맞대기 용접을 하는 용접 장치 및 이 용접 장치를 포함한 용접 시스템에 관한 것이다.

종래부터 튜브들 사이의 맞대기 용접을 자동으로 하는 용접 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌1에는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은 가로 방향으로 놓인 튜브(150)에 대해 전자세 용접이 가능한 용접 장치(100)가 개시되어 있다.

이 용접 장치(100)는 아크의 길이를 조절하기 위해 용접 토치(130)가 튜브(150)의 반경 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로, 용접 장치(100)는 튜브(150)의 중심축 주위로 회전하는 회전 부재로서, 회전용 링(110)과 상하용 링(120)인 2개의 원호형 링을 갖고 있다. 회전용 링(110)과 상하용 링(120)은 서로 독립적인 회전이 가능하게 되어 있다.

회전용 링(110)에는 용접 토치(130)가 토치 받침대(140)를 통해 요동 가능하게 장착되어 있다. 한편, 상하용 링(120)에는 둘레 방향에 대해 경사진 홈(125)이 형성되어 있고, 이 홈(125)에, 토치 받침대(140)에 고정된 샤프트(145)가 삽입되어 있다. 그리고 상하용 링(120)이 회전용 링(110)에 대해 상대적으로 회전함으로써 샤프트(145)가 홈(125)으로 가이드되어 용접 토치(130)가 튜브(150)에 가까워지거나 튜브(150)에서 멀어지거나 한다.

일본특허출원공개 2001-225165호

하지만, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은 용접 토치(100)에서는 튜브(150)의 중심축 주위로 회전하는 회전 부재(회전용 링(110) 및 상하용 링(120))에, 용접 토치(100)를 튜브(150)의 반경 방향으로 이동시키는 기구가 내장되어 있기 때문에 회전 부재에 큰 폭이 필요하다. 따라서 튜브(150)가 좁은 피치로 배열된 예를 들면 보일러 패널 등의 장치를 제조할 경우에는 용접 토치(100)를 사용할 수 없다.

따라서, 본 발명은 용접 토치를 튜브의 반경 방향으로 이동할 수 있고, 또한 튜브의 중심축 주위로 회전하는 회전 부재의 폭을 줄일 수 있는 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그 용접 장치를 포함한 용접 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 용접 장치는 튜브들 사이의 맞대기 용접을 하는 용접 장치이며, 용접 토치가 장착된, 외부 톱니를 갖는 원호형 회전 부재와, 상기 회전 부재와 맞물려 상기 회전 부재를 상기 튜브의 중심축 주위로 회전시키는 기어열과, 상기 회전 부재 및 상기 기어열을 지지하는 테이블과, 상기 테이블을 상기 튜브의 중심축과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 제1 이동 기구와, 상기 제1 이동 기구를 상기 튜브의 중심축 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이동 기구를 구비한다.

상기 구성에 따르면, 제1 이동 기구 및 제2 이동 기구가 회전 부재를 지지하는 테이블을 움직이게 함으로써 용접 토치를 튜브의 반경 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서 회전 부재에 용접 토치를 이동시키는 기구를 설치할 필요가 없어 회전 부재의 폭을 줄일 수 있다.

상기 용접 장치는 상기 제2 이동 기구를 상기 튜브의 중심축을 따라 이동시키는 제3 이동 기구와, 상기 제3 이동 기구를 상기 튜브에 고정하는 클램프 기구를 더 구비하여도 좋다. 이 구성에 따르면, 용접 토치를 튜브의 축 방향으로 왕복시키면서 둘레 방향으로 진행시키는 이른바 위빙 동작을 실현할 수 있을 뿐 아니라 용접 토치의 선단부가 튜브의 중심축을 통과하는 평면상에서 타원을 그리도록 용접 토치를 조작할 수도 있다.

상기 용접 토치는 상기 튜브의 용접 부위와의 사이에 아크를 발생시키는 전극을 가지며, 상기 용접 장치는 상기 전극과 상기 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 측정 수단과, 상기 측정 수단에 의해 측정된 거리가 미리 정해진 값이 되도록 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구를 제어하는 제어 수단을 더 구비하여도 좋다. 이 구성에 따르면, 고품질의 용접을 할 수 있다.

또한, 본 발명은 일 측면에서, 제1 튜브와, 굴곡진 제2 튜브의 수평면상에서의 맞대기 용접에 사용되는 용접 시스템이며, 상기 제2 튜브의 위쪽에서 해당 제2 튜브를 덮도록 상기 제2 튜브에 고정되는 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트 상에 재치된 상태로 상기 지지 플레이트에 고정되는 상기 용접 장치를 구비하는 용접 시스템을 제공한다.

튜브들 사이의 맞대기 용접을 하는 경우에 하나의 튜브가 굴곡져 있으면 그 튜브에 용접 장치를 어떻게 유지할지가 문제가 된다. 예를 들어, 용접 장치가 튜브를 클램프하는 클램프 기구를 갖는 경우, 그 클램프 기구는 튜브의 굴곡 부분을 클램프할 수 없다. 반면 상기 구성과 같이, 굴곡진 제2 튜브의 위쪽에 지지 플레이트가 배치되면, 제2 튜브의 형상에 상관없이 용접 장치를 자유로운 위치에 고정할 수 있다. 따라서, 용접 장치를 튜브의 용접 부위에 대해 최적의 위치에 설치할 수 있다.

또한, 본 발명은 다른 측면에서, 모관에서 돌출하는 제1 튜브와, 제2 튜브의 수평면상에서의 맞대기 용접에 사용되는 용접 시스템이며, 상기 제2 튜브의 위쪽에서 해당 제2 튜브를 덮도록 상기 제2 튜브에 고정되는 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트 상에 재치된 상태로 상기 지지 플레이트에 고정되는 상기 용접 장치와, 상기 용접 장치에 상기 용접 토치의 양쪽에서 해당 용접 장치로부터 돌출하도록 장착된, 선단부가 상기 모관에 접촉하는 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재를 구비하는 용접 시스템을 제공한다.

모관에서 돌출하는 제 1 튜브에 대해 제2 튜브를 접합하는 경우, 모관을 이용하여 용접 장치를 신속하게 적절한 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 반면 상기 구성과 같이, 용접 장치에 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재가 장착되어 있으면, 반경 방향 위치 결정 부재의 선단부를 모관에 접촉시킴으로써 모관의 반경 방향에서 용접 장치를 위치 결정할 수 있다. 게다가 용접 장치는 지지 플레이트 상에 재치되므로 용접 장치를 지지 플레이트 상에서 슬라이딩하면서 용접 장치의 위치 결정을 할 수 있다. 따라서 용접 장치를 신속하게 적절한 위치에 설치할 수 있다.

상기 모관은 수직 방향으로 연장되어 있고, 상기 제1 튜브는 수직 방향으로 복수 배열되어 있으며, 상기 용접 시스템은 상기 용접 장치에 장착된 둘레 방향 위치 결정 부재이며, 상기 제1 튜브 중 상기 제2 튜브와 접합되는 제1 튜브보다 위쪽에 위치하는 제1 튜브와 계합하는 둘레 방향 위치 결정 부재를 더 구비해도 좋다. 따라서, 용접 장치를 더욱 신속하게 적절한 위치에 설치할 수 있다.

예를 들어, 상기 둘레 방향 위치 결정 부재는 상기 용접 장치에 대해 진퇴 가능하게 구성된, 상기 제1 튜브의 내부에 선단부가 끼일 수 있는 테이퍼 핀을 포함하고 있어도 좋다.

상기 제2 튜브는 굴곡져 있어도 좋다. 이 구성에 따르면, 굴곡진 제2 튜브의 위쪽에 지지 플레이트가 배치되어 있기 때문에 제2 튜브의 형상에 상관없이 용접 장치를 자유로운 위치에 고정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 용접 토치를 튜브의 반경 방향으로 이동할 수 있고, 또한 튜브의 중심축 주위로 회전하는 회전 부재의 폭을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용접 장치를 측면 쪽에서 보았을 때의 개략 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 용접 장치에 있어서 회전 부재의 근방 부분을 확대한 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 용접 장치를 포함한 용접 시스템의 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4에 도시된 용접 시스템의 일부를 확대한 평면도 및 측면도이다.
도 6a는 종래의 용접 장치의 요부의 정면도이고, 도 6b는 같은 요부의 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

(용접 장치)

도 1 및 도 2에, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치(1)를 나타낸다. 이 용접 장치(1)는 튜브(10)들 사이의 맞대기 용접을 자동으로 하는 것이다. 본 실시예에서는 튜브(10)가 가로 방향으로 놓여 있으며, 용접 장치(1)는 하나의 튜브(10)에 위쪽에서 놓인다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 튜브(10)의 축 방향(중심축(CA)이 연장되는 방향)을 X 방향, X 방향과 직교하는 상하 방향(본 발명의 제1 방향에 해당)을 Y 방향, X 방향 및 Y 방향과 직교하는 수평 방향(본 발명의 제2 방향에 해당)을 Z 방향이라고 한다. 또한, X 방향 중 후술하는 테이블(4)에서 볼 때 용접 토치(21) 쪽을 앞쪽, 그 반대쪽을 뒤쪽이라고 한다. 다만, 본 발명의 제1 방향 및 제2 방향은 반대(즉, 제1 방향이 수평 방향, 제2 방향이 상하 방향)이어도 좋고, 쌍방이 대각선이어도 좋다. 또한, 튜브(10)는 반드시 가로 방향으로 놓여 있을 필요는 없으며, 세로 방향이나 대각선 방향으로 놓여 있어도 좋다.

용접 장치(1)는 용접 토치(21)와, 용접 토치(21)가 장착된 회전 부재(23)와, 회전 부재(23)를 회전 가능하게 지지하는 테이블(4)을 구비하고 있다. 또한, 용접 장치(1)는 테이블(4)을 삼차원으로 이동시키는 3개의 이동 기구인 제1 이동 기구(5), 제2 이동 기구(6) 및 제3 이동 기구(7)와, 제3 이동 기구(7)를 튜브(10)에 고정하는 클램프 기구(8)를 구비하고 있다.

용접 토치(21)는 X 방향에 평행한 판형의 형상으로 형성되어 있다. 용접 토치(21)의 하면에는 튜브(10)의 용접 부위와의 사이에 아크를 발생시키는 전극(22)이 설치되어 있다. 여기서, 용접 부위란 예를 들면 튜브(10) 사이의 접합부에 그루브가 취해져 있고 여러 층이나 용접층을 형성하는 경우에는 일층째에서는 그루브의 바닥부이고, 이층째 이후에서는 전회(前回)의 층이다.

본 실시예의 용접 장치(1)는 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접을 하는 것이며, 전극(22)은 비소모 전극으로 되어 있다. 그리고 용접 토치(1)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(22)과 용접 부위 사이에 용접 와이어(25)를 공급하는 와이어 공급 장치의 선단부(26)가 도시되지 않은 브래킷으로 고정된다.

전극(22)에는 급전 수단(91)으로부터 케이블(93) 및 용접 토치(21)를 통해 전압이 인가된다. 급전 수단(91)에는 전극(22)에 인가되는 전압을 측정하는 전압계(92)가 설치되어 있다. 전극(22)에 인가되는 전압은 전극(22)과 용접 부위 사이의 거리에 따라 변화한다. 즉, 전압계(92)는 전극(22)과 용접 부위 사이의 거리를 간접 측정하는 것으로, 본 발명의 측정 수단에 해당한다.

도 1 및 도 2로 되돌아오면, 회전 부재(23)에는 튜브(10)가 끼일 수 있는 U자형 노치가 형성되어 있으며, 회전 부재(23)가 원호형을 이루고 있다. 또한, 회전 부재(23)의 외주면에는 외부 톱니가 형성되어 있다.

회전 부재(23)를 회전 가능하게 지지하는 테이블(4)은 X 방향과 직교하는 판형을 이루고 있다. 이 테이블(4)에는 회전 부재(23)의 노치와 같은 정도의 폭으로 아래로 개구되는 개구부(4a)가 형성되어 있다.

테이블(4)에는 회전 부재(23)와 맞물려서 회전 부재(23)를 튜브(10)의 중심축(CA) 주위로 회전시키는 기어열(3)도 지지되어 있다. 또한, 테이블(4)의 뒷면에는 기어열(3)의 기어 중 하나인 구동 기어(30)를 회전시키는 선회 모터(45)가 장착되어 있다. 또한, 도 2에서는 도면을 단순화하기 위해 기어열(3) 및 선회 모터(45)의 도시를 생략하고 있다.

기어열(3)은 구동 기어(30), 구동 기어(30)와 맞물리는 제1 종동 기어(31), 제1 종동 기어(31)와 맞물리는 한 쌍의 제2 종동 기어(32), 각 제2 종동 기어(32), 및 회전 부재(23)와 맞물리는 한 쌍의 제3 종동 기어(33)를 포함한다. 이러한 구성에 의해 회전 부재(23)의 노치가 하나의 제3 종동 기어(33)에 당도하여도 다른 하나의 제3 종동 기어(33)에 의해 회전 부재(23)에 회전력이 전달된다.

제1 이동 기구(5)는 테이블(4)을 Y 방향으로 이동시키는 것이다. 구체적으로, 제1 이동 기구(5)는 베이스(51), 가이드 레일(52)에 의해 베이스(51)에 대해 Y 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된 슬라이드 블록(54), 슬라이드 블록(54)과 나사 결합하는 나사 축(53), 및 나사 축(53)을 회전시키는 제1 모터(55)를 포함한다. 그리고, 테이블(4)은 장착 시트(41)를 통해 슬라이드 블록(54)에 고정되어 있다.

제2 이동 기구(6)는 제1 이동 기구(5)를 Z 방향으로 이동시키는 것이다. 구체적으로, 제2 이동 기구(6)는 베이스(61), 가이드 레일(62)에 의해 베이스(61)에 대해 Z 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된 슬라이드 블록(64), 슬라이드 블록(64)과 나사 결합하는 나사 축(63), 및 나사 축(63)을 회전시키는 제2 모터(65)를 포함한다. 그리고, 제1 이동 기구(5)의 베이스(51)는 장착 시트(56)를 통해 슬라이드 블록(64)에 고정되어 있다.

제3 이동 기구(7)는 제2 이동 기구(6)를 X 방향으로 이동시키는 것이다. 구체적으로, 제3 이동 기구(7)에는 베이스(71), 가이드 레일(72)에 의해 베이스(71)에 대해 X 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된 슬라이드 블록(74), 슬라이드 블록(74)과 나사 결합하는 나사 축(73), 및 나사 축(73)을 회전시키는 제3 모터(75)를 포함한다. 그리고 제2 이동 기구(6)의 베이스(61)는 장착 시트(66)를 통해 슬라이드 블록(74)에 고정되어 있다.

제3 이동 기구(7)는 X 방향에 평행한 베이스 플레이트(76)에 장착되어 있다. 베이스 플레이트(76)는 앞서 언급한 클램프 기구(8)도 장착되어 있다. 클램프 기구(8)는 도시 생략된 노브가 조작됨으로써 튜브(10)를 클램프하도록 구성되어 있다. 이 클램프에 의해 베이스 플레이트(76)가 예를 들어 수평으로 유지된다. 또한, 베이스 플레이트(76)에는 3개의 이동 기구(5~7), 테이블(4)의 대부분 및 기어열(3)을 수용하는 케이스(11)가 장착되어 있다.

앞서 언급한 선회 모터(45) 및 제1 모터 내지 제3 모터(55,65,75)는 제어 장치(9)(도 1 참조)에 의해 제어된다. 특히, 제어 장치(9)는 제1 모터(55) 및 제2 모터(65)를, 전압계(92)에 의해 간접 측정된 용접 부위에서 전극(22)까지의 거리가 미리 정해진 값이 되도록 제어한다. 미리 정해진 값은 예를 들어, 용접 부위의 위치와 깊이 등에 상관없이 일정하여도 좋고, 용접 부위의 위치와 깊이 등에 따라 달라도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 용접 장치(1)에서는 제1 이동 기구(5) 및 제2 이동 기구(6)가 회전 부재(23)를 지지하는 테이블(4)을 움직이게 함으로써 용접 토치(21)를 튜브(10)의 반경 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서 회전 부재(23)에 용접 토치(21)를 이동시키는 기구를 설치할 필요가 없어 회전 부재(23)의 폭을 줄일 수 있다. 그 결과, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 튜브(10)가 좁은 피치로 배열되어 인접한 튜브(10)의 간격(L)이 좁은 경우에도 용접 장치(1)를 이용하여 맞대기 용접을 자동으로 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 용접 장치(1)가 제3 이동기구(7) 및 클램프 기구(8)를 구비하고 있기 때문에 용접 토치(21)를 튜브(10)의 축 방향으로 왕복시키면서 둘레 방향으로 진행시키는 이른바 위빙 동작을 실현할 수 있을 뿐 아니라 용접 토치(21)의 선단부인 전극(22)이 튜브(10)의 중심축(CA)을 통과하는 평면상에서 타원을 그리도록 용접 토치(21)를 조작할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 용접 부위에서 전극(22)까지의 거리가 용접 부위에 따라 미리 정해진 값이 되도록 제1 모터(55) 및 제2 모터(65)가 제어되기 때문에 고품질의 용접을 할 수 있다.

(용접 장치의 변형예)

본 발명은 앞서 언급한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어, 본 발명은 MIG(Metal Inert Gas) 용접 또는 MAG(Metal Active Gas) 용접을 하는 용접 장치에도 적용 가능하다. 이 경우에는 용접 와이어가 전극으로 기능하며 그 용접 와이어에 흐르는 전류가 전극과 용접 부위 사이의 거리에 따라 변화하기 때문에 본 발명의 측정 수단으로 전류계를 사용할 수 있다.

또는, 본 발명의 측정 수단으로는 용접 토치의 전극과 용접 부위 사이의 거리를 직접 측정하는 거리 센서를 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는 모든 이동 기구(5,6,7)에 있어서 나사 축을 이용한 직동 시스템이 채용되어 있었지만, 각 이동 기구(5,6,7)에서는 예를 들어 랙 및 피니언을 이용한 직동 시스템이 채용되어도 좋다.

(용접 시스템)

다음으로, 도 4와 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 앞서 언급한 용접 장치(1)를 포함한 용접 시스템(15)을 설명한다. 이 용접 시스템(15)은 제1 튜브(13)와 제2 튜브(14)의 수평면상에서의 맞대기 용접에 사용되는 것이다. 여기에서, "수평면상에서의 맞대기 용접"이라 함은 제1, 2 튜브(13,14)의 중심축이 수평 방향과 평행한 경우뿐 아니라 제1, 2 튜브(13,14)의 중심축이 수평 방향에 대해 약간(예를 들어, 10도 이하의 각도로) 경사져 있는 경우를 포함하는 개념이다.

본 실시예에서는, 수직 방향으로 연장되는 모관(12)에서 복수의 제1 튜브(13)가 방사형으로 돌출되어 있다. 즉, 제1 튜브(13)는 짧은 관이다. 제1 튜브(13)는 모관(12)의 외주면의 약 절반의 영역에 설치되어 있다. 또한, 제1 튜브(13)는 수직 방향으로 배열되어 있다. 한편, 제1 튜브(13)에 접합되는 제2 튜브(14)는 수평면상에서 굽어 있다. 도면 예에서는 특정 높이 위치에서 모든(도면 예에서는 6개) 제2 튜브(14)가 제1 튜브(13)와 일치하도록 배치되어 있다.

용접 시스템(15)은 제2 튜브(14)의 위쪽에서 제2 플레이트(14)를 덮는 지지 플레이트(16), 및 이 지지 플레이트(16) 상에 재치된 용접 장치(1)를 포함한다. 본 실시예에서는, 지지 플레이트(16)가 모든 제2 지지 플레이트(16)에 걸쳐 있도록 모관(12)의 둘레 방향으로 연장되는 원호형을 이루고 있다. 지지 플레이트(16)는 적어도 1개의 제2 튜브(14)에 고정되어 있다. 용접 장치(1)는 지지 플레이트(16) 상에 재치된 상태로 지지 플레이트(16)에 고정되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 용접 장치(1)에, 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재(17)와 둘레 방향 위치 결정 부재(18)가 장착되어 있다. 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재(17)는 용접 토치(21)의 양쪽에서 용접 장치(1)로부터 돌출되어 있다.

구체적으로, 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재(17)는 테이블(4)(도 1 및 도 2 참조)과 직교하는 방향(즉, 용접 토치(21)의 돌출 방향)으로 연장되는 막대형 부재이며, 용접 장치(1)의 케이스(11)의 양 측면에 고정되어 있다. 다만, 반경 방향 위치 결정 부재(17)는 베이스 플레이트(76)(도 1 및 도 2 참조)에 고정되어 있어도 좋다. 각 반경 방향 위치 결정 부재(17)의 선단부는 안쪽으로 약간만 구부러져 있으며, 이 선단부가 모관(12)에 접촉한다.

둘레 방향 위치 결정 부재(18)는 제1 튜브(13) 중 제2 튜브(14)와 접합되는 제1 튜브(13)보다 위쪽에 위치하는 제1 튜브(13)와 계합한다. 더욱 상세하게는 둘레 방향 위치 결정 부재(18)는 테이퍼 핀(18a)과, 일단부가 장치 본체(1)에 연결되고 타단부에서 테이퍼 핀을 지지하는 L자형 암(18b)을 포함한다.

테이퍼 핀(18a)은 용접 장치(1)에 대해 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 즉, 암(18b)은 테이퍼 핀(18a)을 용접 토치(21)의 돌출 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 또한, 테이퍼 핀(18a)은 제1 튜브(13)의 내경보다 작은 직경에서 제1 튜브(13)의 내경보다 큰 직경으로 확대되는 테이퍼부를 가지고 있다. 따라서 테이퍼 핀(18a)의 선단부는 제1 튜브(13)의 내부에 끼일 수 있게 되어 있다.

용접 장치(1)가 튜브를 클램프하는 클램프 기구(8)(도 1 및 도 2 참조)를 갖는 경우, 그 클램프 기구(8)는 제2 튜브(14)의 굴곡 부분을 클램프할 수 없다. 반면 본 실시예의 용접 시스템(15)에서는 굴곡진 제2 튜브(14)의 위쪽에 지지 플레이트(16)가 배치되어 있기 때문에 제2 튜브(14)의 형상에 상관없이 용접 장치(1)를 자유로운 위치에 고정할 수 있다. 따라서 용접 장치(1)를 튜브의 용접 부위에 대해 최적의 위치에 설치할 수 있다.

또한, 본 실시예의 용접 시스템(15)에서는 용접 장치(1)에 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재(17)가 장착되어 있어 있기 때문에 반경 방향 위치 결정 부재(17)의 선단부를 모관(12)에 접촉시킴으로써 모관(12)의 반경 방향에서 용접 장치(1)를 위치 결정할 수 있다. 게다가 용접 장치(1)는 지지 플레이트(16) 상에 재치되므로 용접 장치(1)를 지지 플레이트(16) 상에서 슬라이딩하면서 용접 장치(1)의 위치 결정을 할 수 있다. 따라서 용접 장치(1)를 신속하게 적절한 위치에 설치할 수 있다.

또한, 본 실시예의 용접 시스템(15)에서는 용접 장치(1)에 둘레 방향 위치 결정 부재(18)가 장착되어 있기 때문에 모관(12)의 둘레 방향에서도 용접 장치(1)를 위치 결정할 수 있다. 따라서 용접 장치(1)를 더욱 신속하게 적절한 위치에 설치할 수 있다.

(용접 시스템의 변형예)

모관(12)에서는 1개의 제1 튜브(13)만이 수평 방향으로 돌출되어 있어도 좋다. 이 경우 모관(12)은 반드시 수직 방향으로 연장되어 있을 필요는 없으며, 대각선 방향이나 수평 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 또한, 제1 튜브(13)는 반드시 모관(12)에서 돌출하는 짧은 관일 필요는 없으며, 가로 방향으로 놓인 단관(單管)이어도 좋다.

제1 튜브(13)가 1개인 경우에는 용접 시스템(15)의 지지 플레이트(16)는 1 개의 제2 튜브(14) 상에 배치되어도 좋다. 이 경우, 지지 플레이트(16)는 예를 들어, 정사각형이나 직사각형이어도 좋고, 원형이나 타원형이어도 좋다.

또한, 용접 시스템(15)이 반경 방향 위치 결정 부재(17)를 갖는 경우(둘레 방향 위치 결정 부재(18)의 유무는 상관없음), 제2 튜브(14)는 반드시 굴곡져 있을 필요는 없으며, 직선이어도 좋다. 또한, 제2 튜브(14)가 굴곡진 경우에는 용접 시스템(15)이 반경 방향 위치 결정 부재(17) 및 둘레 방향 위치 결정 부재(18)를 갖지 않고 지지 플레이트(16)만 가지고 있어도 좋다.

1: 용접 장치 10: 튜브
12: 모관 13: 제1 튜브
14: 제2 튜브 15: 용접 시스템
16: 지지 플레이트 17: 반경 방향 위치 결정 부재
18: 둘레 방향 위치 결정 부재 18a: 테이퍼 핀
21: 용접 토치 22: 전극
23: 회전 부재 3: 기어열
4: 테이블 5: 제1 이동 기구
6: 제2 이동 기구 7: 제3 이동 기구
8: 클램프 기구 9: 제어 수단
92: 전압계(측정 수단)

Claims

튜브들 사이의 맞대기 용접을 하는 용접 장치로서,
용접 토치가 장착된, 외부 톱니를 갖는 원호형 회전 부재와,
상기 회전 부재와 맞물려 상기 회전 부재를 상기 튜브의 중심축 주위로 회전시키는 기어열과,
상기 회전 부재 및 상기 기어열을 지지하는 테이블과,
상기 테이블을 상기 튜브의 중심축과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 제1 이동 기구와,
상기 제1 이동 기구를 상기 튜브의 중심축 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 용접 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 이동 기구를 상기 튜브의 중심축을 따라 이동시키는 제3 이동 기구와,
상기 제3 이동 기구를 상기 튜브에 고정하는 클램프 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 용접 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 용접 토치는 상기 튜브의 용접 부위와의 사이에 아크를 발생시키는 전극을 가지며,
상기 전극과 상기 용접 부위 사이의 거리를 측정하는 측정 수단과,
상기 측정 수단에 의해 측정된 거리가 미리 정해진 값이 되도록 상기 제1 구동 기구 및 상기 제2 구동 기구를 제어하는 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 용접 장치.
　
제1 튜브와, 굴곡진 제2 튜브와의 수평면상에서의 맞대기 용접에 사용되는 용접 시스템으로서,
상기 제2 튜브의 위쪽에서 상기 제2 튜브를 덮도록 상기 제2 튜브에 고정되는 지지 플레이트와,
상기 지지 플레이트 상에 재치된 상태로 상기 지지 플레이트에 고정되는 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 용접 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
모관으로부터 돌출하는 제1 튜브와, 제2 튜브와의 수평면상에서의 맞대기 용접에 사용되는 용접 시스템으로서,
상기 제2 튜브의 위쪽에서 상기 제2 튜브를 덮도록 상기 제2 튜브에 고정되는 지지 플레이트와,
상기 지지 플레이트 상에 재치된 상태로 상기 지지 플레이트에 고정되는 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 용접 장치와,
상기 용접 장치에 상기 용접 토치의 양측에서 상기 용접 장치로부터 돌출하도록 장착되고, 선단부가 상기 모관에 접촉하는 한 쌍의 반경 방향 위치 결정 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 모관은 수직 방향으로 연장되어 있고, 상기 제1 튜브는 수직 방향으로 복수 배열되어 있으며,
상기 용접 장치에 장착된 둘레 방향 위치 결정 부재로서, 상기 제1 튜브 중 상기 제2 튜브와 접합되는 제1 튜브보다 위쪽에 위치하는 제1 튜브와 계합하는 둘레 방향 위치 결정 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 둘레 방향 위치 결정 부재는 상기 용접 장치에 대해 이동 가능하게 구성되고, 상기 제1 튜브의 내부에 선단부가 끼일 수 있는 테이퍼 핀을 포함한 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 튜브는 굴곡져 있는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.