重量平衡器和管道結合方法

2023-05-22 13:34:01

專利名稱：重量平衡器和管道結合方法
技術領域：
本發明涉及一種重量平衡器和一種管道結合方法；並且更特別地涉及 一種重量平衡器和當在船舶、工廠、管路工作地點等設置和焊接管道時能 夠減小管道負載的管道結合方法。
背景技術：
船舶、工廠、管路工作地點等地方具有很多輕或重型管道。也就是說， 供不同流體、氣體、電連接件等穿過的管道安裝成跟蜘蛛網一樣複雜。
實際上，因為這些管道的長度有限，焊接操作員要將多個管道焊接在 一起從而使得管道達到理想長度。
特別地，甚至用於主管道線路中的單個管道和重型管道也彼此連接以 形成相對更長的管道，同時適用於管路或管道工程設計。
此處，基準管道(後面稱為"第一管道")和對應於將被對準的物體並 且對焊於第一管道的管道(後面稱為"第二管道")在對焊前需要被對準。
使用者通過使用起重機的鋼絲或帶子來手動調節第二管道的方向、位 置和高度來執行調平操作，從而使得第一管道和第二管道對準。
使用者將第一管道置於類似平板的桌子上，並且將第二管道置於放在 與平板相對的位置的類似Y箍塊的簡單夾具內。簡單夾具在第二管道的下 部支撐第二管道並且用於通過第二管道和Y箍塊的自重來固定第二管道。
在用起重機的鋼絲略微抬起第二管道後使用者慢慢地向前、向後、向 左、向右、向上、向下等在所有方向上移動第二管道，或根據移動調節簡 單夾具的高度和方向，從而將第二管道與第一管道對準。
但是，當第二管道很長並且很重時這樣的手動管道對準操作非常艱難，
並且具有這樣的缺陷即使操作員是熟練工，取決於管道高度、角度、位
置、振動等因素的用於對準和焊接這些管道的工作時間非常長，特別是當 處於失衡狀態導致第二管道的重心與其形狀的中心偏心時。
此外，管道的焊接操作不能迅速實現，因為很難精確地實現手動管道 對準操作。例如，在用於焊接第一和第二管道的焊接操作期間，通常需要 操作員走進管道內對結合部分進行點焊，並且接著從外部以常規方式焊接 管道。
因此，需要一種能夠通過精確地調節管道的高度、位置、傾斜度、振
動來提高焊接質量的重量平衡器，同時對支撐管道的雙板型操作板賦予6 個自由度。
此外， 一般地，在對焊前需要將多個管道對準從而彼此連接。根據現 有技術的兩個管道的點焊前的結合操作如下所述。該結合操作是使得預設 的管道之間的縫隙和級差符合特定的公差從而通過如TIG來焊接管道。此 處，需要對將被彼此一致地裝配的兩個管道進行圓度校正。
此處，真圓指的是沿其圓周測定的直徑或半徑為固定值的圓。對於管 道，真圓進一步指的是對應於最大內徑與最小內徑之間差值的圓度位於公 差內的圓。
在現有技術的管道結合方法中，操作員將所有管道置於平板上並且通 過使用鋼絲或帶子一致地保持其縫隙從而彼此接觸，接著通過將第一翼片 與管道的外徑的一側結合來實現點焊。隨後，操作員將電源插座(power jack)插入管道並且使得級差合適同時使用電源插座反覆地校正管道的真 圓，接著進行點焊來將第二翼片結合到粘附有首先結合的第一翼片的管道 的相反側。隨後，操作員連續地進行點焊從而將第三翼片結合於對應於管 道的第二翼片的90。方向的位置，接著進行將第四翼片結合到粘附有第三 翼片的管道的相反側的操作。隨後，操作員在將刮刀鑿插入兩個管道之間 的縫隙之後通過在管道的圓周內移動刮刀鑿來校正管道的縫隙。最後，操 作員進一步將第一與第二翼片之間、第二與第三翼片之間、第三與第四翼 片之間以及第四與第一翼片之間的其它翼片通過點焊結合。此處，其它翼 片的數目由管道的直徑所決定。
但是，根據現有技術的管道結合操作存在一個問題不但由於手動進 行操作導致操作時間很長，而且取決於操作員熟練程度的焊接質量的差異 也大相逕庭。因此，缺陷在於當管道結合操作不是以流暢的方式進行時， 它就影響了後面的管道焊接操作。
此外，當管道很大時，根據現有技術的管道結合操作更加困難。也就 是說，巨大的管道被置於平板上，為了隨後結合該巨大的管道，另一個巨 大的管道通過使用起重機被置於與平板相同水平高度的多個夾具上。接著， 操作員在操縱起重機、調節夾具高度或將其左右移動的同時通過在兩個巨 大的管道之間插入鋼絲來校正縫隙，並且通過暫時地在其頂部安裝水平儀 來滿足級差，並且接著用點焊法從頂部固定翼片。隨後，通過將電源插座 插入管道內來校正級差和真圓之後將翼片點焊在其下。
但是，根據現有技術的管道結合方法具有一種不便巨大的管道應當 使用像獨立起重機這樣的運輸裝置來移動從而校正圓度，因為巨大的管道
具有極大的重量如約600kg和長度如約6m，並且具有一種缺陷即使操作
員是熟練工，對準和焊接管道的操作時間由於管道的高度、角度、位置、 振動等也需要較長時間，因為失衡狀態導致管道的重心與根據管道的形狀
如彎管、肘管、T型管等的體積中心偏心。
此外，為防止焊接過程中的氧化和硝化作用，在管道內的所有空間內
注入昂貴的氬氣(Ar)，並且注入的氬氣通過管道兩端的開放部分被排入大
氣，因此存在一個問題氣體束緊的費用增加了。
為解決上述問題，本發明的申請人提出了一種自動管道對準裝置和管
道對準方法，如韓國專利No. 639607中公開(稱為"參考專利l")。
但是，發現參考專利1的自動管道對準裝置的困難在於，在克服將與 另一個管道對準的管道裝配部分的重量的同時很難對準管道。
例如， 一旦對應於裝配部分的管道的重量和長度為約600kg和6m時， 就出現不能實現6個自由度移動的情形，因為六軸平行機器人像安裝在自 動管道對準裝置內的斯圖爾特戈夫(stewart—gough)平臺不能支撐裝配部 分的重量，從而無法對準或裝配管道。此處，6個自由度移動包括三軸平移 移動和三軸旋轉移動。此處，三軸平移移動包括X軸方向的向前和向後移 動(波動)；Y軸方向的左右移動(擺動)；Z軸方向的上下移動(起伏)， 並且三軸旋轉移動包括以X軸方向為基礎旋轉的滾動(ro);以Y軸方向 為基礎旋轉的俯仰(pi);以及以Z軸方向為基礎旋轉的偏轉(ya)。
此外，為了對準較小的裝配部分，六軸平行機器人能夠將裝配部分移 至管道，但在重量平衡器的上部與裝配部分之間會發生摩擦。因此裝配部
分和自動管道對準裝置上會被施加過重負載，可能在裝配部分內發生損壞 如刮擦等，並且可能改變自動管道對準裝置和裝配部分的夾緊位置。
此外，現有技術的自動管道對準裝置不考慮與獨立重量平衡器的協同 操作，而是僅提出了使用自動管道對準裝置的自動管道對準方法，因此實 際上很難自動對準管道，因為沒有提出將其與重量平衡器結合在一起的方 法。
例如，現有技術的自動管道對準方法具有這樣的缺陷夾緊位置不穩 定並且校正真圓或對準管道和裝配部分的精確度相對較低，因為沒有公開 恰恰在夾緊前用於平衡裝置的操作。
特別地，現有技術的自動管道對準裝置的描述中提到的重量平衡器包 括簡單的結構。與管道對齊的裝配部分被安裝在上部並且重量平衡器在地 面上移動，從而通過將裝配部分與管道接觸來形成結合部分。
但是，在將重量平衡器用於現有技術中的自動管道對準裝置時，用於 裝配部分的有效負載不能被主動地減少，並且不能在對應於6個自由度平 移移動或旋轉時支撐裝配部分。此外，支撐裝配部分的重量平衡器的上部 是固定的，從而如上所述導致在裝配部分與重量平衡器的上部之間產生摩 擦。

發明內容
技術問題
因此，本發明的主要目的在於提供適於通過精確地調節管道的高度、 位置、傾斜度和振動來提高焊接質量的重量平衡器，其中支撐管道的雙板
型操作板具有6個自由度，同時減少管道的負載。
本發明的另一個目的在於提供適於手動或通過自動管道對準機器人迅 速實現管道對準操作的重量平衡器，其中重量平衡操作使用多個負載傳感 器與相應氣缸的調平操作相聯繫。
本發明的又一個目的在於提供一種適於控制重量平衡器和與其結合的 自動管道對準裝置的管道結合方法。
本發明的又一個目的在於提供一種適於通過在管道對焊前自動化裝配
操作來最大化操作效率的管道結合方法，其中具有減小負載、6個自由度支 撐、平移移動、旋轉和微調功能的重量平衡器與安裝於管道內壁內的自動 管道對準裝置結合併且能夠實現精細對準操作。
技術方案
根據本發明，提供了一種重量平衡器，包括用於放置對準物體的操 作板；安裝於操作板下部的多個負載傳感器；接收負載傳感器產生的檢測 信號並分析對準物體的信息以產生控制信號的控制器；接收來自控制器的 控制信號從而控制多個壓力供應管線中每個的工作壓力的工作力驅動器； 以及連接於壓力供應管線以根據被工作力驅動器控制的工作壓力的大小來 控制操作板的位置或姿勢的多個調平氣缸和平衡裝置。
在重量平衡器中，調平氣缸和平衡裝置選自以下任意一種壓力可被 調節的空氣彈簧、長度可被調節的作為線性運輸裝置的線性電動機、液壓 伺服氣缸、電動機和支架以及小齒輪裝置、以及滾珠絲槓。
在重量平衡器中，連接於控制器並用於輸入傾斜信息的傾斜傳感器粘 附於操作板。
在重量平衡器中，調平氣缸和平衡裝置每個都安裝於主體框架內，並 且在主體框架的下部具有多個高度調節杆以及帶制動裝置的移動輥。
在重量平衡器中，操作板包括上板和下板，其間設置多個滑動接觸部 件，以及粘附於上板邊緣的底表面的邊框。
重量平衡器還包括多個安裝於下板與主體框架之間的弓I導部件，每個 引導部件包括與下板結合的球形樞軸；從球形樞軸的球體沿軸向延伸並 且包括比調平氣缸和平衡裝置的最大衝程距離相對更長的軸的引導杆；以 及安裝於主體框架的上板內從而通過滑動插入方法與引導杆結合的引導套 管。
在重量平衡器中，用於保持與下板之間距離的多個縫隙保持杆進一步 被安裝於邊框內。
在重量平衡器中，上板包括多個溝槽型安裝孔從而設置多個可拆卸的 輥夾具並支撐對準物體，並且溝槽型安裝孔包括與包含至少直線管道、彎 管和T型管的管道布局的每個形狀相對應的配置縫隙和定向。
根據本發明，提供了一種管道結合方法，其中第一管道和第二管道分 別位於平板和重量平衡器上，並且自動管道對準裝置被插入第一管道以被 設置，該管道結合方法包括下述步驟在驅動自動對準裝置後進行感測， 以確認要停止的操作位置；延伸真圓校正裝置從而保持自動管道對準裝置 水平；校正第一和第二管道每個的真圓；第一次測定形成於第一與第二管 道之間的結合形狀來用於對準；根據第一次測定結果將第二管道與第一管 道對準；第二次測定結合形狀用於確定何者被對準；以及當第二次測定的 結果值位於預設的公差內時將自動管道對準裝置密封並且注入用於焊接的 氣體。
管道結合方法還包括向前移動縫隙調節裝置，從而在校正第一和第二 管道的真圓之前，前真圓校正裝置的內壓部件可被置於第二管道內。
管道結合方法還包括用於對準第一和第二管道以使第一和第二管道的 縫隙和級差在對準管道的步驟中可進行焊接的具體對準步驟，其中該具體 對準步驟包括以下步驟以X軸方向移動第二管道從而與第一管道分離； 旋轉第二管道以對應於要被轉換為目標姿勢的旋轉分量值；移動第二管道 以對應於用於目標姿勢的Z軸和Y軸方向移動值；並且最後調節X軸方向 上的偏移。
在管道結合方法中，重量平衡器接收在重量平衡器內感測的負載和傾 斜信息的反饋並且接收通過整體控制器傳遞的自動管道對準裝置的操作信 息，隨後這些信息被用作計算重量平衡器的平衡氣缸和調平氣缸的操作控 制值所需的條件值，從而將重量平衡器與自動管道對準裝置相聯。
在管道結合方法中， 一旦第二次測定的結果值不位於公差內，檢查第 二次測定結果是否包括在公差內的步驟在再次執行第二管道對準步驟後被 重複實施。
在管道結合方法中，雷射束被用在確認操作位置的步驟中。 有益效果
本發明的管道結合方法提出了一種精確地將過重的裝配部分與管道對 準的特定方法，從而使得能夠去除對準誤差。
此外，本發明的管道結合方法不會產生管道與裝配部分之間的交叉幹
擾導致的故障，因此管道對準質量被最大化並且焊接質量可被提高。
此外，本發明的管道結合方法採用了整體控制器並且將重量平衡器與 自動管道對準裝置相聯，因此裝配部分和管道可被迅速地置於靜態或動態 負載、傾斜、振動、和重量或重量失衡被減少的狀態。


本發明的上述和其它目標和特徵將根據下面對優選實施例的詳述結合 附圖更為清楚，其中
圖1為根據本發明的一個實施例的重量平衡器的電學構造的框圖2為圖1所示的重量平衡器的機械構造的透視圖3為圖2所示的重量平衡器的分解透視圖4為圖2所示的圓"A"區域的截面放大圖5為圖2所示的重量平衡器的操作板的平面圖6為自動管道對準裝置和圖2所示的重量平衡器的布置狀態的示意
圖7為解釋根據本發明的管道接合方法的方框圖；並且 圖8A至8N為根據本發明的管道接合方法的每個步驟的工作狀態的示 意圖。
具體實施例方式
(重量平衡器) 下面參照附圖詳述本發明的優選實施例。
如圖1和2所示，根據本發明一個實施例的重量平衡器包括位於盒形 主體框架110內的控制器120和工作力驅動器130。
控制器120包括連接於外部電源或自身電源如蓄電池的電源電路，其 可產生用於多種傳感器、工作力驅動器130、調平和平衡操作工序模塊、輸 入/輸出電路組件等裝置中的工作力。
控制器120的調平和平衡操作工序模塊使用通過傳感器接口輸入的不 同傳感器(如傾斜傳感器142或負載傳感器145、 146)的檢測信號而向操 作板180內輸入的平移運動(波動，搖擺，起伏)和旋轉運動(翻轉，螺
旋，偏轉)來分析靜態負載(如上下方向傳遞的單一負載)或動態負載(如 多元傳遞的多個負載)，並且隨後將氣缸控制信號如減少或控制靜態或動態
負載、傾斜或振動的衝程控制信號傳遞至操縱工序模塊130。
負載傳感器145、 146檢測管道等的負載，並且用於將已轉換為電信號 的檢測信號傳遞至控制器120。
控制器120的調平和平衡操作工序模塊可為至少一種常用的自動調節 器或類似物，但不局限於此。
控制器120包括工作力驅動器130;調平和平衡操作工序模塊，其具 有類似計算機的構造，其對應於下述操作方法可控制多個一_如8個負載 傳感器145、 146和顯示器裝置170;以及與控制器120電連接的輸入電路 元件如傳感器接口、電源開關、多個操作開關、按鈕等。
控制器120包括用於將對應於重量平衡器100的工作狀態的模擬信號 傳遞至不同的工作燈和顯示器裝置170的顯示器的通用輸出電路元件。
工作力驅動器130包括被連接成由來自外部工作源(未示出)如空 氣壓縮泵、液壓泵等的工作壓力進行供給的連接線元件；驅動電路元件， 其用於調節工作壓力的大小或其增加和減小同時選擇性地和精確地控制多 個如8個電磁閥的開啟和關閉，每個電磁閥均安裝於連接線元件的壓力供 應管線(未示出)內。
此處，壓力供應管線的一側管線連接於工作力驅動器130的一側埠 內的每個調平氣缸150，並且壓力供應管線的另一側管線連接於工作力驅動 器130的另一側埠內的每個平衡裝置160。
工作力驅動器130根據控制器120的氣缸控制信號精確地控制相應壓 力供應管線的電磁閥的開啟和關閉，從而工作力驅動器130用於根據相關 的工作壓力大小而改變多個如4個平衡裝置160和多個如4個調平氣缸150 的軸向力，或改變延長或縮短方向的軸向長度。
在本發明的描述中，起調平或重量平衡作用的相應調平氣缸150和平 衡裝置160可被理解為致動器，其通過氣缸外殼內的活塞直線地移動工作 軸的，其中通過減小管道負載或以與重力相反的方向產生與管道負載相同 大小的軸向力來供給活塞上的工作壓力，從而管道負載和氣缸負載的總和 為零。
也就是說，調平氣缸150和平衡裝置160是一種被控制器120控制的 壓力裝置，其通過使得工作軸在軸向上在有限的衝程距離內上升(例如， 前進操作)或下落(例如，後退操作)或上下方向移動波紋管同時其控制 供自外部操作源如空氣壓力、液壓、其它流體壓力的工作壓力來延長或縮 短有限的衝程距離內的軸向長度。
此外，調平氣缸150和平衡裝置160可被電性地構造為例如線性電動 機或伺服電動機，其使得通過將絲槓組合至滾珠絲槓軸而形成的滾珠絲槓 軸和滾珠絲槓螺母組件旋轉，可被構造為氣壓類型如液壓伺服缸，並且可 被構造為隨著滾珠絲槓螺母組件上升和下降而實現操作板180的調平和重 量平衡。
也就是說，在本實施例中使用氣壓類型的構造時，優選調平氣缸150 和多個平衡裝置160選取自以下任意一種壓力可被控制的空氣彈簧、長 度可被調節的作為線性運輸裝置的線性電動機、液壓伺服氣缸、電動機和 支架以及小齒輪裝置、以及滾珠絲槓。
特別地，本發明中的平衡裝置160控制氣壓的噴射或排出，因此可使 用能軸向延伸或縮短波紋管的管狀復位彈簧。
調平氣缸150和平衡裝置160中的每個的工作軸的延伸或縮短長度優 選根據負載傳感器145、 146內產生的檢測信號大小而被控制器120的衝程 控制信號所控制。
此外，優選傾斜傳感器142、水平儀等進一步連接於操作板180的中部。
例如，對於傾斜傳感器142來說，傾斜傳感器142產生和檢測到的檢 測信號如傾斜信息通過相應的輸入導線和傳感器接口被輸入控制器120。
此外，在本發明中，優選手動滑閥、FRL、壓力開關、聲音吸收器、 歧管、分配器、過濾器、消音器等進一步通過使用總壓力電路構造和組裝 技術被安裝於外部工作源、調平氣缸150與平衡裝置160之間。
每個負載傳感器145、 146被安裝於平衡裝置160和調平氣缸150的工 作軸內，並且通過相應的輸入導線和傳感器接口根據分別施加於平衡裝置 160和調平氣缸150的工作軸的負載而將電檢測信號如產生和檢測到的測 定負載輸入控制器120。
顯示器裝置170用於根據從控制器120輸入的輸出信號而顯示工作力
驅動器130、負載傳感器145、 146、調平氣缸150和平衡裝置160中每一 個的工作狀態。
參照圖2，優選主體框架IIO還包括多個位於其下部並且為螺釘型的高 度控制軸lll，且高度控制軸的可變寬度為數百毫米；以及具有用於自由移 動主體框架110並帶有制動器單元的移動輥112。
此外，優選主體框架110在其側面還形成多個手柄113。 雙板型的並且作為夾具的操作板180安裝於主體框架110的頂部。 操作板180被分別具有負載傳感器145、 146的調平氣缸150和平衡裝 置160所支撐。
多個引導部件190用於根據下面將要詳述的構型和組合來引導調平氣 缸150或平衡裝置160的軸的伸長和縮短。
如圖3所示，上述操作板180為雙板型夾具，並且包括上板181、下板 182和邊框183。
上板181為具有與主體框架110的面積相等或類似的平面面積的平板 型板部件。
上板181與多個輥夾具184結合，輥夾具相應地支撐不同形狀的管道 中相關形狀的管道(參見圖6中對應於將被對準的物體的第二管道13)並 且能夠在管道的圓周方向上旋轉管道而非使得管道不能在軸向或直徑方向 上藉助管道的自重、形狀和對準位置而移動。
為結合輥夾具184,在上板181的上表面內形成多個溝槽型的安裝孔H， 其為軸承式的從而在輥夾具184的基部凸臺每個都插入其內後輥夾具184 可以基部凸臺的軸向為基礎而旋轉。
溝槽型安裝孔H能夠根據其布置間隙、方向和數量以點陣類型、螺旋 型、以及圖案類型中的任一布置類型而被設置在上板181的上表面上。
例如，如果布置類型為圖案類型，對於直線型管道布局103而言，可 在上板181的上表面內設置第一組溝槽型安裝孔HI—HIO，對於肘型管道 布局104而言設置第二組溝槽型安裝孔H11—H20,並且對於T型管道布 局105而言設置第三組溝槽型安裝孔H21—H23，如圖5所示。
也就是說，優選溝槽型安裝孔Hl —H22包括與至少包括直線型管道、 肘狀管道和T型管道在內的管道布局103、 104、 105的每個的形狀相對應
的配置間隙和定向。
參見圖3，在上板181的下部是平面面積小於上板181的下板182。在 下板182的上表面內設置具有如點陣類型、螺旋型等布局類型的多個滑動 接觸部件185。
滑動接觸部件185以下板182為基礎支撐上板181，並且使得上板181 可被滑動接觸部件185在平面方向自由移動。這樣，滑動接觸部件185是 與上板181的底表面呈點接觸或線接觸的部件，並且優選為從球軸承、推 力軸承、小腳輪等中選擇的任一種。
例如，在球軸承的情形下，下板182的上表面內以與滑動接觸部件185 的布置類型相同的方式形成多個軸承安置溝槽186，並且固定環分別圍繞軸 承安置溝槽186被結合。因此，優選使得球軸承的操作被穩定在固定環防 止球軸承滑脫的狀態。例如，關於固定環的結合，在其內側邊緣形成向下 突起的外螺紋，並且能夠與外螺紋結合的內螺紋優選形成於軸承安置溝槽 186的內周內。
邊框183包括矩形環軸的形狀，其尺寸做成使得下板182的側面和隔 離空間可被保持，且比下板182稍厚，並且粘附於上板181的邊緣底部。
邊框183還包括多個增強梁187，其每個頭部從四個側邊的中部的底表 面面向操作板180的中部。此處，每個增強梁通過焊接被固定於邊框183 的底表面。
上板181、下板182與邊框183之間的組合關係將在下面描述。 下板182被置於邊框183的內部並且增強梁187固定於邊框183從而 防止了下板182向下滑脫。
上板181被置於邊框183的上表面從而其側面與邊框183的側表面一致。
隨後，在將上板181結合於邊框183的方法中，使用多個形成於邊框 183和上板181的側面內的螺栓孔188以及可與螺栓孔188結合的固定螺 栓。
此時，具有滑動接觸部件185的下板182的上表面保持與上板181的 底表面平行並且兩個表面彼此隔開。
藉助滑動接觸部件185，上板181能夠在平面方向在有限範圍內沿X
一Y平面方向滑動，即以下板182為基礎X—Y軸穿過該X-Y平面，也就 是說它可在X軸方向或Y軸方向移動，並且上板181被構造為處於可自由 旋轉的狀態如在以Z軸為旋轉參考軸的基礎上進行偏轉。
此外，上板181可接收來自調平氣缸150和平衡裝置160與下板182 在組合關係下的用於調平或重量平衡的上升和下降力。因此，它能夠在Z 軸方向移動，或旋轉，如以X軸作為旋轉參考軸進行的滾動，或以Y軸作 為旋轉參考軸的俯仰。
此處，軸向移動意味著它沿相應的X、 Y或Z軸方向移動，並且旋轉 參考軸指的是旋轉主軸。
另一方面，當操作員手動對準管道時需要移動管道。關於這一點，現 有技術中的問題在於必須使得簡單的夾具如支撐管道的Y塊移動並且操作 時間很長。並且對於除了簡單的重量平衡外的獨立的平移移動和旋轉來說， 缺陷在於必須使得藉助獨立的起重機能夠進行對準操作的管道具有複雜的 運動如預設的多軸運動。
但是在本發明中，操作板180的上板181和對準物體(圖6所示的第 二管道13)如置於其上的管道可藉助滑動接觸部件185在預先設計的下述 範圍內進行X軸移動、Y軸移動和偏轉，並且同時它們可通過調平氣缸150 或平衡裝置160進行Z軸移動、滾動和俯仰。此時，操作板180的下板182 可通過引導部件190保持平衡，因此下板182不能以主體框架110為基礎 進行X軸移動、Y軸移動和偏轉。
最終，本發明的重量平衡器包括能夠通過操作板180完全地與管道對 準、調平和重量平衡相關的特徵。
預先設計的範圍可被理解為以設定測定值限定的工作區域範圍，例如 X軸移動或湧浪型平移移動，如土20mm， Y軸移動或擺動型平移移動，如 士20mm， Z軸移動或起伏型平移移動，如土20mm，滾動角度，如±15° ， 俯仰角度，如±15° ，以及偏轉角度，如±15° ,以設定管道的直徑如600 一800mm為基礎。但是，工作區域範圍的測定值僅為示例性的，不局限於 此。
如圖4的放大圓環區域"A"所示，優選多個縫隙保持杆189如隔件、 螺杆等通過安裝孔如在邊框183的寬度方向穿過的螺栓孔被進一步安裝於
邊框183內。
為詳述的目的，縫隙保持杆189使用螺釘與穿過邊框183的四個側面 的中央部分的安裝孔組合。縫隙保持杆189可通過與其螺釘旋轉相對應的 軸向移動來調節從邊框183的內表面突出的長度。
也就是說，縫隙保持杆189包括六角螺栓型頭部和螺杆。當操作員在 安裝孔內進行螺釘旋轉時，縫隙保持杆189從下板182向前或向後移動。 此外，末端塊體189a以六角螺栓型頭部的相反側為基礎與縫隙保持杆189 的螺杆的末端結合。
下板182與縫隙保持杆189的末端塊體189a之間的間隔距離根據縫隙 保持杆189的杆移動速率進行調節。為減少衝擊可使用彈性材料製造末端 塊體189a。
縫隙保持杆189用於將前述上板181的移動或旋轉限定在設定範圍內， 或防止上板181與下板182或邊框183的內表面碰撞。
操作板180被上述調平氣缸150或平衡裝置160功能性地支撐。 這種機械組合關係將在下面更加詳述。
再參照圖3，多個引導部件190以位於操作板180的下板182的底表面 內的多個參考部分為基礎而被組合，並且多個負載傳感器145、 146在位於 下板182的底表面內的接觸區域的下部的基礎上被設置。
例如，引導部件190包括引導杆191和引導套管192。引導套管192 被安裝於主體框架110的上板119內，並且引導套管192的引導孔通過滑 動插入方法與引導杆191結合。球形樞軸193被安裝於引導杆191的上端。
此處，引導杆191從下面將描述的球形樞軸193的球體沿軸向延伸。 並且，引導杆191優選包括比調平氣缸150和平衡裝置160的最大衝程距 離相對更長的軸。
球形樞軸193包括球套和球體，該球體被保護在球套內並可自由移動， 並且引導杆191的端部進入球套的一體地連接於球體的球表面的開放部分。
球套固定於下板182的固定位置，但球套內的球體可在球套的空間內 自由移動，從而使得引導杆191在無扭轉應力下軸向旋轉並且傾斜，並且 最終下板182的上升和下降操作被引導杆191和引導套管192所引導。此 外，連下板182在內的整個操作板180的傾斜如俯仰或滾動可以球形樞軸
193為基礎而進行。
也就是說，通過球形樞軸193,引導杆191可與引導套管192 —起實行 引導作用，同時軸向支撐操作板180的下板182，並且使得操作板180在有 限的角度範圍內傾斜。
另一方面，負載傳感器145、 146僅能夠支撐下板182同時與其接觸， 但不固定於其上。
例如，負載傳感器145、 146中的在一側上布置的負載傳感器145用於 調平氣缸150並且位於操作板180的一個側部分內，更詳細地，位於操作 板180的下板182的中央接觸區域的下部，也就是說它基於中央配置。調 平氣缸150的氣缸套被固定以基於中央配置保持中央部分內(例如主體框 架110的上板119的一個部分)的設定的布置間隙。此時，調平氣缸150 的氣缸套位於主體框架110內部。相反，調平氣缸150的每個工作軸穿過 主體框架110的上板119的工作軸套，從而工作軸朝著將與負載傳感器145 結合的上板119的上部突伸。
特別地，當調平氣缸150為多個如4個時，考慮到管道的軸向，優選 X方向的布置縫隙相對高於Y軸方向的布置縫隙，並且以主體框架110的 上板119的中央為基礎保持固定的布置縫隙。
調平氣缸150可用於根據從工作力驅動器供給的工作壓力的大小來調 節操作板180的位置，從而使得與對準物體對應的第二管道13的高度達到 目標值。
另一方面，布置在負載傳感器145、 146中另一側的負載傳感器146用 於平衡裝置160，並且位於操作板180的另一個側部分內，更詳細地，位於 操作板180的下板182的拐角側接觸區域的下部，也就是說它基於拐角配 置。每個負載傳感器146基於拐角配置而與平衡裝置160的工作軸結合。 此時，平衡裝置160的氣缸套固定並支撐於拐角部分內，在主體框架110 的上板119的另一個側部分內同樣如此。
平衡裝置160可用於根據供自工作力驅動器的工作壓力大小而防止操 作板180的傾斜和振動。
此時，如上所述，由於具有上板181、下板182、邊框183、滑動接觸 部件185和增強梁187的操作板180與引導部件190的球形樞軸193之間
的結合關係特徵，或操作板180與負載傳感器145、 146之間的結合關係特 徵，可在有限範圍內得到6個自由度。
也就是說，本實施例中具有6個自由度的操作板180包括對應於平移 移動和敏感的旋轉移動的運動，並且充當夾具角色，以通過調平氣缸150 和平衡裝置160執行調平和重量平衡，從而可實行更精確和快速的調平和 重量平衡。
如圖6所示，第一管道12被置於平板11上的載架等運送，電源被供 給重量平衡器100，並且從將處於對準備用狀態中的外部工作源供給工作壓 力，其中可實行調平和重量平衡。如上所述，由於上板181、下板182、滑 動接觸部件、下板182與引導部件190的球形樞軸之間的結合關係、其中 下板182與負載傳感器145、 146不被固定的結構關係等，操作板180包括 有限或預先設計的範圍內的被動移動從而包括以放在地面上的主體框架 110為基礎的6個自由度(X， Y， Z， ro， pi， ya)。
操作板180的被動移動被限定為使得操作板被調平氣缸150和平衡裝 置160的工作力或例如由操作員提供的手動力所移動，或者操作板通過接 收自動管道對準機器人所需的工作力在有限的範圍內移動。
事先使得平板11的高度和重量平衡器100的操作板180的高度一致， 並且本發明提到的目標值是其中平板11的高度與操作板180相一致的高 度，或可根據其中平板11上的第一管道12與操作板180上的第二管道13 一致的高度被預設，並且測定不局限於重量平衡器100。
當第二管道13被載架等運送和承載時，操作板180被第二管道13的 重量或重量失衡向下動或被傾斜，並且此時第二管道13的適宜重量通過操 作板180在負載傳感器145、 146內被檢測。
隨後，自動管道對準裝置IO被輸入第一管道12內，接著在使得自動 管道對準裝置10移入第二管道13時在負載傳感器145、 146內檢測動態負 載。
此外，如果自動管道對準裝置IO被完全地安裝於第一和第二管道12、 13上，並且用於第一及第二管道12、 13的級差校正和根部間隙的對準功能 啟動時，重量平衡器100減少靜態或動態負載導致的平移移動和旋轉，從 而第一和第二管道12、 13可容易地被布置，並且使得平板11的高度和操
作板180的高度固定從而有助於第二管道13的移動。
例如，重量平衡器100將負載傳感器145、 146檢測到的靜態或動態負 載以及傾斜傳感器142檢測到的第二管道13或操作板180的傾斜信息輸入 控制器。
控制器的調平和配合操作工序模塊如上所述通過使用負載傳感器145、 146和傾斜傳感器142的檢測信號中的每一個來產生氣缸控制信號，例如衝 程控制信號，該信號用於減少或去除複雜移動以及上板181和位於其上的 第二管道13的負載。接著，控制器的調平和平衡操作工序模塊將產生的信 號傳至工作力驅動器130。
此處，氣缸控制信號用於調節調平氣缸150和平衡裝置160的工作軸 的向前的操作量如軸向長度延伸量或向後的操作量如軸向長度縮短量。通 過通用自動調節器內的通用軟體算法或緩衝或水平控制系統得到或計算氣 缸控制信號以被轉換為電子信號。
工作力驅動器根據所傳遞的氣缸控制信號執行電磁閥的開啟和關閉以 及工作壓力的增加或降低控制。最終，工作力驅動器控制調平氣缸150和 平衡裝置160的工作軸的延伸或縮短長度，並且因此減少了靜態或動態負 載，以及通過操作板180傳遞的傾斜和振動，從而有助於第一管道12和第 二管道13被一致地對準。
也就是說，多個調平氣缸150控制操作板180的高度、位置和方向， 從而減少負載或使得第二管道13的高度固定。例如，工作壓力相對更多地 施加於其中負載大於預先記錄和存儲的目標值的調平氣缸150的一側，從 而使得調平氣缸的一側與另一側一致。此外，多個平衡裝置160用於通過 微調操作板180的高度、位置、方向、傾斜和振動來平衡管道，也就是說 防止第二管道13的傾斜和振動。例如，在其中平衡裝置160的傾斜或振動 與預先記錄和存儲的目標值不一致的一側或另一側處的基礎上，根據通用 傾斜角調節算法和防止緩衝算法中的每一個而增加或降低空氣壓力，這樣， 就可使操作板180的平移運動和旋轉減弱。
顯示器裝置170用於顯示來自負載傳感器145、 146或傾斜傳感器142 的不同測定值。當然，隨著由負載傳感器145、 146檢測的測定值被輸入控 制器，關於第二管道13的調平和平衡，顯示器裝置170可顯示或輸出被控
制器可操作地處理的測定值。
本發明的上述重量平衡器減少了在對準管道時產生的負載，並精確地 調節管道高度和位置，或當執行對準或焊接較重管道的操作時通過具有多 個負載傳感器的平衡裝置和調平氣缸來防止振動和傾斜。
此外，本發明的重量平衡器可將多個輥夾具連接於操作板或從操作板 卸除並且將輥夾具設置在操作板內，從而相關管道可被支撐同時容納相關 管道的形狀，因此重量平衡器可用於不同形狀和具有特定形狀的管道的布 置操作。
此外，根據本發明的重量平衡器使用雙板型操作板作為管道支撐夾具， 其包括能夠微調地在有限範圍內移動的6個自由度，這樣操作板的上板和 第二管道可在預先設計的範圍內移動。因此，可能消除執行重量平衡和調 平時移動整個主體框架的不便，並且具有可容易地設置管道的結構上的特 徵，因為操作板的上板可完全地與管道對準相連關聯。
因此，根據本發明的重量平衡器能夠提高管道的高度和位置的精確度， 此外還可提高焊接質量。
(管道結合方法)
下面，將參照附圖詳述協同地控制重量平衡器和自動管道對準裝置的 管道結合方法。
圖7為解釋管道結合方法的方框圖，並且圖8A至8N為管道結合方法 的每個步驟的工作狀態的示意圖。
首先，如圖6所示，根據本發明的管道結合方法包括重量平衡器100; 自動管道對準裝置10;用於實現整體控制從而將其連接的整體控制器30; 以及其它裝置構造。
在本發明所需的裝置構造中，平板11優選具有對應於重量平衡器100 的高度，但它是滿足國際標準的標準平板。
第一管道12指的是位於平板11上的一個管道或類似物如不同尺寸的 管道部件或連接管道。
第二管道13與第一管道12 —同形成了結合部分，並且指的是對應於 第一管道12設置和對準的其它管道或類似物如T管、彎管、延伸管、縮短
管等。
如上所述，重量平衡器100包括多個負載傳感器、傾斜傳感器、調平 氣缸、平衡氣缸、控制器120、工作力驅動器、雙板型操作板180等等，從
而具有如減少管道負載、支持6個自由度、平移移動、旋轉和微調的功能。 操作板180包括上板、下板、邊框、以及用於將上板固定於下板的固定銷 219。
實際上，第二管道13被置於操作板180的上板之上。如果去除固定銷 219，上板可通過位於下板內的多個滑動接觸部件自由移動。下板被重量平 衡器100的平衡裝置160和調平氣缸150所支撐。對應於固定銷219的組 裝或卸除，固定銷219可以下板為基礎將上板保持在固定狀態或可自由移 動的移動狀態。
自動管道對準裝置IO是基本實現下面將要詳述的管道結合方法的硬體 裝置，並且可為韓國專利No. 639607中公開的自動管道對準裝置。藉於此， 參照該專利對自動管道對準裝置IO清楚和詳細的描述，因此除非絕對必要 的內容外，為簡潔考慮其它內容都省略。
例如，自動管道對準裝置10包括多個夾緊和真圓校正裝置、多個密封 裝置、驅動裝置、引導裝置、縫隙調節裝置如6軸平行機器人、檢查裝置、 研磨裝置、保護裝置、控制器21等等。
整體控制器30可被安裝於獨立的控制盒上或形成為重量平衡器100的 控制器120或自動管道對準裝置10的控制器21中任意一種中的整合電路 裝置。
整體控制器30連接於重量平衡器100的控制器120和自動管道對準裝 置10的控制器21,並且承擔將其整體控制信號如自動管道對準裝置等的操 作信息彼此傳遞的中介角色。至此，整體控制器30包括電路電源模塊、通 信模塊、輸入和輸出模塊、以及整體移動控制模塊。
如圖7所示，根據本發明的管道結合方法可通過前述的裝置構造實現。 根據本發明的管道結合方法包括第一步驟設置(S10);向前移動自動 管道對準裝置的第二步驟(S20);確認操作位置的第三步驟(S30);延伸 用於調平的兩個真圓校正裝置的第四步驟(S40);向前移動縫隙調節裝置
的第五步驟(S50);校正管道真圓的第六步驟(S60);校正裝配部分真圓
的第七步驟(S70);第一次測定用於對準的結合形狀的第八步驟(S80); 將裝配部分對準至管道的第九步驟(S90);第二次測定用於對準確認的結 合形狀的第十步驟(S100);通過比較第二次測定的結果值與預設公差而進 行檢查的第十一步驟(S110);密封和用於焊接的氣體注入的第十二步驟 (S120);刷擦操作和吸收的第十三步驟(S130);釋放夾緊並啟動縫隙調 節裝置的第十四步驟(S140);向後移動自動管道對準裝置的第十五步驟
(S150)。
設定——第一步驟(S10)
如圖8A所示，操作員基本上準備了一次操作。
操作員將第一管道12置於平板11上。操作員將與要同第一管道12對 準的另一管道相對應的第二管道13放置到重量平衡器100上。此處，重量 平衡器100基於平板11被串聯布置在操作點的地上，從而與第一管道12 在一條假想線上一致。並且操作員使得第一管道12和第二管道13彼此接 觸，其間具有縫隙(g)。重量平衡器100如上所述包括對應於雙板型夾具 的操作板180。固定銷219以重量平衡器100的下板為基礎將上板保持在固 定狀態。
這樣的狀態下，重量平衡器100接收負載的反饋和重量平衡器100感 測到的傾斜信息，並且接收通過整體控制器傳遞的自動管道對準裝置10的 操作信息，接著使用這些信息作為計算重量平衡器100的平衡裝置160和 調平氣缸150的工作控制值必須的條件值。並且，重量平衡器100連接於 自動管道對準裝置10。作為計算結果，通過操作板180傳遞的第二管道13 的靜態或動態負載、傾斜、振動、重量或重量失衡減少了，從而實現了平 衡操作，此後稱為"平衡操作"，其有助於第二管道13與第一管道12之間 的布置或對準。
重量平衡器100的平衡操作可結合用於每個操作步驟的自動管道對準 裝置10實現。
另一方面，操作員使用工作推車40將自動管道對準裝置10插入第一 管道12。
此後，操作員打開整體控制器、重量平衡器100和自動對準裝置10的
每個系統。
這樣，自動管道對準裝置10開始其初始操作，隨後從安裝於自動管道
對準裝置10內的檢査裝置的LVS (雷射錄像系統)發射出雷射束22。
此處，優選發射的雷射束22穿過第一管道12與工作拖車40的單臂夾 持器部件的重疊部分被投射。
向前移動自動管道對準裝置——第二步驟(S20)
如圖8B所示，插入第一管道12中的自動管道對準裝置10包括位於自 動管道對準裝置10前部的引導裝置；以及位於自動管道對準裝置10的後 部的驅動裝置。
自動管道對準裝置IO通過在其控制器內事先編程的驅動算法來操作緊 緊地粘附於第一管道12內周面的驅動裝置和引導裝置的輪子。接著，驅動 力被傳導至輪子。這樣，自動管道對準裝置10開始自驅動至位於第一管道 12與第二管道13之間的連接部分。
在驅動過程中自動管道對準裝置10圖像檢測所發射的雷射束22。直至 與位於自動管道對準裝置10兩端的夾緊和真圓連接裝置之間的中央對應的 雷射束22的中央定位於第一管道12與第二管道13之間的連接部分上時驅 動才停止。
此時，在重量平衡器100內，上板固定銷219將上板和其上的第二管 道13保持在固定狀態。
確認操作位置——第三步驟(S30)
如圖8C所示，自動管道對準裝置執行操作位置確認，也就是說，在向 前移動即驅動後使用雷射束探測到該操作位置後它停止。為詳細描述，當 驅動裝置隨著其中發射的雷射束22的中央位於第一管道12與第二管道13 之間的連接部分的操作條件而停止時，自動管道對準裝置10的驅動停止。 此處，操作停止條件可根據下述的研磨裝置的刷擦位置被設定。
此時，自動管道對準裝置10的前部位於第二管道13內並且自動管道 對準裝置10的後部位於第一管道12內。 延伸用於調平的兩個真圓校正裝置——第四步驟(S40) 如圖8D所示，自動管道對準裝置10將後夾緊和真圓校正裝置的多個 內壓部件23移至第一管道12的內周面從而延伸出與部分衝程距離相當的 距離，並且同時將前夾緊和真圓校正裝置的多個內壓部件25移至第二管道 13的內周面從而延伸出與部分衝程距離相當的距離，這樣自動管道對準裝 置10保持水平。
向前移動縫隙調節裝置——第五步驟(S50)
如圖8E所示，自動管道對準裝置10操作縫隙調節裝置24的六軸平行 機器人從而將前夾緊和真圓校正裝置的內壓部件25置於第二管道13內， 從而以相對穩定的位置校正第二管道13的真圓。
此時，內壓部件25不是完全夾緊的狀態，因此內壓部件25可沿第二 管道13的內周面滑動。這種狀態下，內壓部件25根據縫隙調節裝置24的 六軸平行機器人的操作而被向前移動。
校正管道的真圓——第六步驟(S60)
如圖8F所示，自動管道對準裝置10控制進一步將後夾緊和真圓校正 裝置的多個內壓部件23朝第一管道12的內周面移動的力，因此內壓部件 23被完全夾緊在第一管道12的內周面並且形成第一管道12的真圓。
校正第二管道的真圓——第七步驟(S70)
如圖8G所示，固定銷219在該步驟被去除，因此操作板180的上板以 下板為基礎而自由移動。
這樣，自動管道對準裝置IO控制進一步將前夾緊和真圓校正裝置的多 個內壓部件25朝第二管道13的內周面移動的力，因此內壓部件25被完全 夾緊在第二管道13的內周面並且形成第二管道13的真圓。
當形成第二管道13的真圓時，第二管道13上的動態負載或重量失衡 被與自動管道對準裝置10結合的重量平衡器100的平衡操作所減少，因此 可能更精確地形成第二管道13的真圓。
第一次測定用於對準的結合形狀——第八步驟(S80)
如圖8H所示，安裝於自動管道對準裝置10內的檢查裝置的LVS (L) 沿結合點的內周面旋轉360° ，從而第一測定第一管道12與第二管道13 之間的縫隙和級差。
此後，自動管道對準裝置10的控制器使用第一測定值對彼此相對的第 一管道12和第二管道13的端部截面進行圓配合，並且計算端部截面的圓 的中心的坐標系統從而產生目標姿勢。
此外，自動對準裝置IO的控制器將用於已確定的目標姿勢的操作命令 值傳至用於自動管道對準裝置10的縫隙調節裝置的運動控制器。
將第二管道與第一管道對準——第九步驟(S90)
如圖8I所示，用於自動管道對準裝置10的縫隙調節裝置24的運動控 制器使用所傳遞的操作命令值將用於目標姿勢的6個自由度移動值傳至縫 隙調節裝置24的六軸平行機器人的每個線性致動器，從而實現將第一管道 12與第二管道13之間的縫隙和級差對準為焊接可進行狀態(m2)的具體 對準步驟。
此處，具體對準步驟優選採用下面的順序進行，從而不會產生第一管 道12與第二管道13之間的交叉幹擾導致的故障。
也就是說，具體對準步驟包括(a)以X軸方向移動第二管道13從而 與第一管道12分離，(b)旋轉第二管道13以對應於要被轉換為目標姿勢 的旋轉分量值，(c)移動第二管道13以對應於用於目標姿勢的Z軸和Y 軸方向移動值，並且(d)最後調節X軸方向上的偏移。
此時，重量平衡器100實行了如在調平氣缸150和平衡裝置14內一樣 的平衡操作，從而第二管道13的重量或重量失衡可被降低至自動管道對準 裝置IO可移動管道的程度。
第二次測定用於對準確認的結合形狀——第十步驟(S100) 如圖8J所示，安裝於自動管道對準裝置10內的檢査裝置的LVS (L) 沿結頭處的內周面旋轉360° ，從而第二次測定第一管道12與第二管道13 之間的縫隙和級差。並且第二次測定的結果值被傳導至自動管道對準裝置
10的控制器。
檢査公差——第十一步驟(S110)
自動管道的控制器將第二次測定的結果值與對準的第一和第二管道
12、 13的截面的整個周長的預設縫隙和級差的公差進行比較，以檢測比較 結果。
如果第二次測定結果值位於公差內，執行下述第十二步驟(S120)。 相反，如果第二測定結果值不在公差內，類似第八步驟(S80)，再次 使用第二次測定結果值實現彼此面對的第一管道12和第二管道13的端部 截面的圓配合。並且因此端部截面的圓的中央坐標系統被重計算，產生第 二目標姿勢，並且接著執行第九步驟(S90)。
用於焊接的密封和氣體注入——第十二步驟(S120)
如圖8K所示，自動管道對準裝置10的控制器延伸多個密封裝置26、 27從而緊密地粘附於第一管道12的內周面和第二管道13的內周面。
之後，自動管道對準裝置IO執行將氬氣注入到將要進行焊接的部位的 束緊過程。束緊的氬氣被密封裝置26、 27保持在其內，因此和現有技術相 比用氣量被顯著地減少。
這樣的狀態下，操作員執行多個其中翼片被暫時地粘附於對準的第一 和第二管道12、 13的結合點的點焊。
此外，與部分屏蔽膜裝置相關的自動管道對準裝置IO的保護裝置執行 旋轉操作從而在操作員的控制下移動與點焊的進展範圍一樣大的範圍。
此後，當操作員一個個地去除用於點焊中的翼片時，操作員在其整個 結頭處執行TIG焊接，甚至此時保護裝置也可旋轉地被操作以配合TIG焊 接。
刷擦操作和吸收——第十三步驟(S130)
如圖8L所示，自動管道對準裝置10的控制器將多個密封裝置26、 27 返回原始位置。
此後，在啟動研磨裝置28後自動管道對準裝置10將研磨裝置28移至
焊接部分附近，並且隨後研磨裝置28自動運轉從而刷擦在焊接時形成的背 面焊道或氧化膜並且吸收被這些刷擦去除的背面焊道和氧化膜以實現清潔 操作。
釋放夾緊並且啟動縫隙調節裝置——第十四步驟(S140)
如圖8M所示，自動管道對準裝置10的控制器用可旋轉360°的視頻
系統監控背面焊道部分，從而操作員能夠從外部對焊接部分實現肉眼檢査。 隨後，自動管道對準裝置10的控制器通過將真圓校正裝置的內壓部件
23、 24返回初始位置而釋放夾緊，並且通過將縫隙調節裝置24的六軸平行
機器人返回初始狀態來實現初始化。
向後移動自動管道對準裝置——第十五步驟(S150) 最後，如圖8N所示，自動管道對準裝置10向後移至初始起點從而被 操作員復原。
本發明已經根據優選實施例被示出並描述，本領域技術人員應當了解， 可做出不同的改變和改進而不脫離本發明下面權利要求限定的範圍。
權利要求
1. 一種重量平衡器，包括用於放置對準物體的操作板；多個安裝於操作板下部的負載傳感器；接收負載傳感器產生的檢測信號並分析對準物體的信息從而產生控制信號的控制器；接收來自控制器的控制信號從而控制多個壓力供應管線中每個的工作壓力的工作力驅動器；以及連接於壓力供應管線以根據被工作力驅動器所控制的工作壓力的大小來控制操作板的位置或姿勢的多個調平氣缸和平衡裝置。
2. 如權利要求1所述的重量平衡器，其特徵在於，所述調平氣缸和平 衡裝置選自以下任何一種壓力可被調節的空氣彈簧、長度可被調節的作 為線性運輸裝置的線性電動機、液壓伺服氣缸、電動機和支架以及小齒輪 裝置、以及滾珠絲槓。
3. 如權利要求1所述的重量平衡器，其特徵在於，連接於控制器從而 輸入傾斜信息的傾斜傳感器粘附於操作板。
4. 如權利要求1所述的重量平衡器，其特徵在於，所述調平氣缸和平 衡裝置每個都安裝於主體框架內，並且多個高度調節杆和具有制動裝置的 移動輥位於主體框架的下部。
5. 如權利要求1所述的重量平衡器，其特徵在於，所述操作板包括上 板和下板，其間設置多個滑動接觸部件，並且邊框粘附於上板邊緣的底表 面。
6. 如權利要求5所述的重量平衡器，其特徵在於，還包括 安裝於下板與主體框架之間的多個引導部件， 其中每個引導部件包括 與下板結合的球形樞軸；從球形樞軸的球體沿軸向延伸並且具有比調平氣缸和平衡裝置的最大衝程距離相對更長的軸向長度的引導杆；以及安裝於主體框架的上板上從而與弓I導杆通過使用滑動插入法結合的弓I 導套管。
7. 如權利要求5所述的重量平衡器，其特徵在於，用於與下板保持距 離的多個縫隙保持杆進一步被安裝於邊框內。
8. 如權利要求5所述的重量平衡器，其特徵在於，上板包括多個溝槽 型安裝孔從而設置多個可拆卸的輥夾具並支撐對準物體，並且溝槽型安裝 孔包括與包含至少直線管道、彎管和T型管在內的管道布局中每個的形狀 相對應的配置縫隙和定向。
9. 一種管道結合方法，其中第一管道和第二管道分別位於平板和重量 平衡器上，並且自動管道對準裝置被插入第一管道以被設置，該管道結合 方法包括下述步驟進行感測以確定在驅動自動對準裝置後要停止的操作位置；延伸真圓校正裝置從而保持自動管道對準裝置水平；校正第一和第二管道每個的真圓；第一次測定形成於第一與第二管道之間的結合形狀以用於對準； 根據第一次測定結果將第二管道與第一管道對準； 第二次測定結合形狀用於確定何者要被對準；以及 當第二次測定的結果值位於預設的公差內時將自動管道對準裝置密封 並且注入用於焊接的氣體。
10. 如權利要求9所述的管道結合方法，其特徵在於，還包括如下步驟 在校正第一和第二管道的真圓之前，向前移動縫隙調節裝置，從而前真圓校正裝置的內壓部件可被置於第二管道內。
11. 如權利要求9所述的管道結合方法，其特徵在於，還包括 用於對準第一和第二管道以使第一和第二管道的縫隙和級差在對準管道的步驟中可進行焊接的具體對準步驟， 其中該具體對準步驟包括以下步驟 在X軸方向移動第二管道從而與第一管道分離；旋轉第二管道以對應於要被轉換為目標姿勢的旋轉分量值； 移動第二管道以對應於用於目標姿勢的Z軸和Y軸方向移動值;並且最後調節X軸方向上的偏差。
12. 如權利要求9所述的管道結合方法，其特徵在於，所述重量平衡器 接收在重量平衡器內感測的負載和傾斜信息的反饋並且接收通過整體控制 器傳遞的自動管道對準裝置的操作信息，隨後信息被用作計算重量平衡器 的平衡氣缸和調平氣缸的操作控制值所需的條件值從而將重量平衡器與自 動管道對準裝置結合。
13. 如權利要求9所述的管道結合方法，其特徵在於， 一旦第二次測定 的結果值不位於公差內，檢查該第二次測定結果是否包括在公差內的步驟 在再次執行第二管道對準步驟後被重複實施。
14. 如權利要求9所述的管道結合方法，其特徵在於，雷射束被用在所 述確認操作位置的步驟中。
全文摘要
本發明涉及一種重量平衡器和當在船舶、工廠、管路工作地點等設置和焊接管道時能夠減小管道負載的管道結合方法。根據本發明的重量平衡器包括用於放置對準物體的操作板；安裝於操作板下部的多個負載傳感器；接收負載傳感器產生的檢測信號並分析對準物體的信息以產生控制信號的控制器；接收來自控制器的控制信號從而控制多個壓力供應管線中每個的工作壓力的工作力驅動器；以及連接於壓力供應管線以根據被工作力驅動器控制的工作壓力的大小來控制操作板的位置或姿勢的多個調平氣缸和平衡裝置。
文檔編號B23K37/053GK101389444SQ200780006275
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月23日 優先權日2006年2月23日
發明者張弘來, 樸宗一, 樸宣奎, 樸永俊, 河映列, 趙基秀, 鄭聖燁, 金成俊 申請人:三星重工業株式會社