Development of an Automated Pipe Root Pass Welding System using a Pipe Constant Gap Maintenance Device and a Laser Profile Sensor

본 연구에서는 배관 용접 제작의 생산성 향상을 위해 고정 피스를 사용하지 않고 진원도와 일정한 갭을 유지할 수 있는 배관 일정 갭 유지 장치를 개발하였다. 이 장치는 초층 자동화 시스템에 적용되어 자동 용접 중에 진원도와 일정 갭을 확보할 수 있다. 레이저 프로파일 센서를 이용해 용접부의 중앙선을 계산하고, 이를 기반으로 자동 용접 중 용접 토치의 위치를 자동으로 제어하도록 설계되었다. 유압 실린더를 이용해 배관의 진원도와 일정 갭을 유지할 수 있는 장치를 개발하였고, 구조 해석을 통해 초기 장치의 구조적 안전성을 검토하고 경량화를 실현하였다. 배관 초층 용접 자동화 시스템은 레이저 프로파일 센서를 적용하여 용접부 중앙선을 계산하고, 이를 바탕으로 용접 토치의 위치를 제어하도록 기구학적 계산을 통해 자동 용접 제어 값을 도출하였다. 본 논문에서 제시하는 개발 시스템은 가접이 필요 없는 배관 초층 용접 자동화를 가능하게 하며, 가접으로 인한 추가 작업을 생략함으로써 생산성 향상을 기대할 수 있다. 또한, 용접 자동화를 통해 비숙련자도 쉽게 용접 작업을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.