KR101161548B1 - 무레일 수평 용접 캐리지 - Google Patents

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조한진
허만주
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Abstract

본 발명은 무레일 수평 용접 캐리지에 관한 것으로서, 전후 양측에 설치되는 이동 바퀴 및 상기 이동 바퀴를 주행시키기 위한 주행 모터를 구비한 주행 대차와; 상기 주행 대차의 상부 일측에 위치하며, 위빙 모터 및 위빙 모터의 위빙축에 결합 설치되는 용접 토치를 구비한 위빙 기구부와; 상기 주행 대차의 상부에 위치하며, 상기 주행 대차의 주행 및 상기 위빙 기구부의 위빙 조건을 제어하는 조작 패널부를 포함하여 이루어진 용접 캐리지에 있어서, 상기 조작 패널부는 상기 용접 토치의 작업각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 용접 토치의 중심 회전 기능을 구비하고 있고, 상기 위빙 기구부는 상기 용접 토치의 전/후진각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 상기 위빙 모터의 위빙축에 체결되어 용접 토치의 전/후진각의 조정을 위한 전/후진각 변경 회전 슬라이더를 구비하고 있고, 상기 주행 대차상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부를 상기 주행 대차의 전후 방향으로 슬라이딩시키기 위한 전후 조절 슬라이더와; 상기 주행 대차상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부를 주행 대차의 상하 방향으로 슬라이딩시키기 위한 상하 조절 슬라이더를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

무레일 수평 용접 캐리지{Railless horizontal welding carrige}
본 발명은 용접 캐리지에 관한 것으로서, 조선 이중 선체 내부에 형성되는 수평 맞대기 이음부에 대하여 용접이 가능하도록 구성된 무레일 수평 용접 캐리지에 관한 것이다.
일반적으로 선박에서의 용접 공정은 전체 선박 건조 공정의 약 60%를 점유하는 중요한 공정 중의 하나로서, 선박 1척을 건조하는데 250개~400개의 선체블록들이 만들어지며, 각 블록간에는 무수히 많은 수평 교차부들이 형성되게 된다. 그러나 용접 작업은 열악한 작업환경(용접 Fume, Spatter, 용접열 등)으로 인하여 3D 기피 현상에 따른 숙련된 용접사의 구인난 및 작업자 고령화 추세에 효과적으로 대처하기 위해서 용접 자동화는 반드시 필요하다.
이러한 점에서 대형 선박이나, 철골 구조물을 용접하는 용접 장치를 소형화하는 추세이며, 자동화하여 가동율 극대화에 의한 생산성을 향상시키고, 용접장치로서 열악한 작업환경을 대신함으로서 안전성 및 작업자의 건강유지에 기여하며, 정밀도 및 반복성에 의한 고품질 용접부를 얻을 수 있도록 하는데 사용되고 있다.
도 1은 종래의 수평 용접 이음 및 수동 용접의 사진이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 수평 용접부의 위치는 바닥에 근접하여 형성되므로, 용접사는 바닥에 누워 고개를 용접부 근방까지 최대한 밀착시킨 상태로 용접을 하게 된다. 그로 인해 아크 및 용융 쉿물의 거동을 정밀하게 관찰하며 용접하기가 어렵고, 용접 진행 방향으로 몸을 원만하게 이동시키기가 어려우므로, 용접 금속 내부에 슬래그 혼입, 융합 불량 등의 결함이 빈번히 발생하고 있으며, 불안정한 자세로 약 20m 이상의 장거리 다층 용접을 8~13회 정도 수행하므로 작업 피로도가 상당히 높아서 용접사의 근골격계 질환이 심각하게 우려되는 실정이다.
도 2는 수평 용접 이음의 형성 높이 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 바닥면으로부터 다양한 높이에서 수평 용접 이음이 형성되므로 자동 용접을 수행하기가 어렵고 다양한 용접 토치 각도(작업각, 전/후진각)를 설정하기가 어려운 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 레일 설치 없이 용접부 근방으로 용접 캐리지만 옮기면 바로 장거리 용접이 가능하고, 다양한 수평 용접 이음의 형성 높이 변화에 대응하여 수평 용접이 가능하도록 용접 토치의 조준 위치를 쉽게 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 용접 토치의 조준 위치에서 다양한 용접 토치 각도(작업각, 전/후진각)를 손쉽게 설정할 수 있으며, 용접 중 상하 및 전후 방향으로 용접 토치의 위치를 미세 조절 할 수 있도록 된 무레일 수평 용접 캐리지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지는, 전후 양측에 설치되는 이동 바퀴 및 상기 이동 바퀴를 주행시키기 위한 주행 모터를 구비한 주행 대차와; 상기 주행 대차의 상부 일측에 위치하며, 위빙 모터 및 위빙 모터의 위빙축에 결합 설치되는 용접 토치를 구비한 위빙 기구부와; 상기 주행 대차의 상부에 위치하며, 상기 주행 대차의 주행 및 상기 위빙 기구부의 위빙 조건을 제어하는 조작 패널부를 포함하여 이루어진 용접 캐리지에 있어서, 상기 조작 패널부는 상기 용접 토치의 작업각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 용접 토치의 중심 회전 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 위빙 기구부는 상기 용접 토치의 전/후진각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 상기 위빙 모터의 위빙축에 체결되어 용접 토치의 전/후진각의 조정을 위한 전/후진각 변경 회전 슬라이더를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 주행 대차상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부를 상기 주행 대차의 전후 방향으로 슬라이딩시키기 위한 전후 조절 슬라이더를 더 구비할 수 있다.
상기 주행 대차상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부를 주행 대차의 상하 방향으로 슬라이딩시키기 위한 상하 조절 슬라이더를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 주행 대차의 측면에 설치되며, 용접 이송 방향의 추적을 위한 가이드 롤러를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 주행 대차가 용접 대상물에 흡착되어 이동 가능하도록 하기 위한 마그네트 핸들을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 주행 대차 또는 위빙 기구부를 무선으로 제어할 수 있도록 상기 조작 패널부에 대한 무선 제어 기능을 갖는 리모컨을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 용접 토치의 조준 위치를 손쉽게 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 용접 토치의 조준 위치에서 다양한 용접 토치 각도(작업각, 전/후진각)를 손쉽게 설정할 수 있으므로 다양한 수평 용접 이음의 형성 높이 변화에 대응하여 자동으로 수평 용접이 가능하다. 이에 따라, 용접 자동화를 통한 용접 생산성 향상이 가능하며, 근골격계 질환 예방 및 작업환경 개선이 기대된다.
또한, 용접 중 상하 및 전후 방향으로 용접 토치를 미세 조절할 수 있으므로 블록 간 취부 용접 단계에서 발생한 블록간 단차 및 블록간 사이에 존재하는 갭 변화에 대응하여 고품질 용접이 가능하다. 또한, 별도의 레일 설치 없이 마그네트 핸들을 구비하여 용접 대상물에 흡착된 상태로 이동할 수 있으므로 장거리 수평 용접 작업이 가능하다.
도 1은 종래의 수평 용접 이음 및 수동 용접 사진.
도 2는 수평 용접 이음의 형성 높이 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 리모컨의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 100mm일 때 무레일 수평 용접 캐리지 상태도.
도 6는 본 발명에 따른 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 450mm일 때 무레일 수평 용접 캐리지 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)는 주행 대차(110), 위빙 기구부(120), 조작 패널부(130), 전후 조절 슬라이더(140),상하 조절 슬라이더(150), 가이드 롤러(160) 및 마그네트 핸들(170)을 구비한다.
상기 주행 대차(110)는 전후 양측에 설치되는 이동 바퀴(111) 및 상기 이동 바퀴(111)를 주행시키기 위한 주행 모터(112)를 구비한다.
상기 위빙 기구부(120)는 상기 주행 대차(110)의 상부 일측에 위치하는데, 위빙 모터(121) 및 위빙 모터(121)의 위빙축에 결합 설치되는 플렉서블 용접 토치(122)를 구비한다. 그리고, 상기 위빙 기구부(120)는 상기 용접 토치(122)의 전/후진각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 상기 위빙 모터(121)의 위빙축에 체결되어 용접 토치(122)의 전/후진각의 조정을 위한 전/후진각 변경 회전 슬라이더(123)를 구비한다.
상기 조작 패널부(130)는 상기 주행 대차(110)의 상부에 위치하는데, 상기 주행 대차(110)의 주행 및 상기 위빙 기구부(120)의 위빙 조건을 제어한다. 이때, 상기 조작 패널부(130)는 상기 용접 토치(122)의 작업각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 용접 토치(122)의 중심 회전 기능을 구비한다.
구체적으로, 상기 조작 패널부(130)는 주행 대차(110) 및 위빙 기구부(120)를 제어하기 위해 캐리지 전원 ON/OFF 스위치, 캐리지 작업 시작/정지 스위치, 모드 선택 및 모드값 변경 스위치, 주행 속도 모드값 디스플레이창, 위빙 속도 모드값 디스플레이창, 위빙폭 모드값 디스플레이창, 좌,우 멈춤시간 모드값 디스플레이창, 중심점 이동 스위치, 용접 선택 및 위빙 선택 스위치, 용접 방향 선택 스위치 등을 구비할 수 있다.
상기 전후 조절 슬라이더(140)는 상기 주행 대차(110)상에 설치되는데, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치(122)의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부(120)를 상기 주행 대차(110)의 전후 방향으로 슬라이딩시키는 역할을 수행한다.
상기 상하 조절 슬라이더(150)는 상기 주행 대차(110)상에 설치되는데, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치(122)의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부(120)를 주행 대차(110)의 상하 방향으로 슬라이딩시키는 역할을 수행한다.
부연하자면, 상기 주행 대차(110)상에 전후 조절 슬라이더(140)가 설치되고, 상기 전후 조절 슬라이더(140)상에 상하 조절 슬라이더(150)가 설치되며, 상기 상하 조절 슬라이더(150)에 위빙 기구부(120)가 설치되는 구조를 갖는다. 이에 따라, 상기 위빙 기구부(120)는 전후 조절 슬라이더(140) 및 상하 조절 슬라이더(150)를따라 함께 슬라이딩됨으로써 결과적으로 위빙 기구부(120) 용접 토치(122)의 위치를 미세 조절할 수가 있다.
상기 가이드 롤러(160)는 상기 주행 대차(110)의 일측면에 설치되는데, 용접 이송 방향의 추적을 위한 역할을 수행한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 무레일 용접 캐리지(100)는 별도의 레일 없이도 주행 대차(110)와 벽면 간의 간격을 일정하게 유지하면서 이동할 수가 있다.
상기 마그네트 핸들(170)은 상기 주행 대차(110)가 용접 대상물에 흡착되어 이동 가능하도록 하기 위한 역할을 수행한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)는 용접 대상물에 흡착된 상태로 이동할 수 있으므로 수평 용접 자세에서 용접 작업을 큰 무리없이 수행할 수가 있다.
한편, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)는 상기 주행 대차(110) 또는 위빙 기구부(120)를 무선으로 제어할 수 있도록 상기 조작 패널부(130)에 대한 무선 제어 기능을 갖는 리모컨(180)을 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 무레일 수평 용접 캐리지(100)를 원격으로 조정할 수 있으므로 용접 작업성을 극대화할 수 있다.
구체적으로, 상기 리모컨(180)은 주행 대차(110) 또는 위빙 기구부(120)를 무선으로 제어하기 위해, 전원 ON/OFF 스위치, 배터리 상태 LED, 중심점 이동 수위치, 위빙폭 변경 스위치, 위빙 속도 변경 스위치, 주행 속도 변경 스위치, 멈춤 시간 변경 스위치, 캐리지 작업 시작/정지 스위치, 용접 선택, 위빙 선택 스위치 및 용접 방향 선택 스위치 등을 구비할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면서 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)의 작용을 살펴보기로 한다.
도 5는 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 100mm일 때 무레일 수평 용접 캐리지 상태도로서, 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 100mm인 경우, 상하 조절 슬라이더(150)와 조작 패널부(130)의 중심점 이동 버튼을 눌러 용접 토치(122)를 회전시키면서 용접 토치(122)의 조준 위치 및 작업각을 변경하며, 전/후진각 변경 회전 슬라이더(123)를 조절하여 용접 토치(122)의 전/후진각을 설정하면 도 5에 도시한 바와 같이 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 100mm를 용접하기 위한 자세로 변경되게 된다.
그리고, 주행 대차(110)상에 전후 조절 슬라이더(140)가 설치되고, 전후 조절 슬라이더(140)상에 상하 조절 슬라이더(150)가 설치되는 구조이며, 상하 조절 슬라이더(150)에 위빙 기구부(120)가 설치되는 구조이므로, 용접 중에 전후 조절 슬라이더(140) 또는 상하 조절 슬라이더(150)를 슬라이딩시키는 경우에는 결과적으로 위빙 기구부(120)가 움직이므로 용접 토치(122)의 위치를 미세하게 조절할 수가 있다.
도 6은 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 450mm일 때 무레일 수평 용접 캐리지 상태도로서, 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 450mm인 경우, 주행 대차(100)의 측면에 부착되어 위빙 기구부(120) 아래에 위치하는 가이드 롤러(160)를 주행 대차(110)로부터 분리한 다음 마그네트 핸들(170) 아래에 위치하도록 가이들 롤러(160)의 위치를 변경한다. 그 다음 상하 조절 슬라이더(150)와 조작 패널부(130)의 중심점 이동 버튼을 눌러 용접 토치(122)를 회전시키면서 용접 토치(122)의 조준 위치 및 작업각을 변경하며, 전/후진각 변경 회전 슬라이더(123)를 조절하여 용접 토치(122)의 전/후진각을 설정하면 도 6에 도시한 바와 같이 수평 용접 이음의 형성 높이가 바닥에서 450mm를 용접하기 위한 자세로 변경되게 된다.
그리고, 주행 대차(110)상에 전후 조절 슬라이더(140)가 설치되고, 전후 조절 슬라이더(140)상에 상하 조절 슬라이더(150)가 설치되는 구조이며, 상하 조절 슬라이더(150)에 위빙 기구부(120)가 설치되는 구조이므로, 용접 중에 전후 조절 슬라이더(140) 또는 상하 조절 슬라이더(150)를 슬라이딩시키는 경우에는 결과적으로 위빙 기구부(120)가 움직이므로 용접 토치(122)의 위치를 미세하게 조절할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)는 용접 토치(122)의 조준 위치를 손쉽게 변경할 수가 있고, 또한 용접 토치(122)의 조준 위치에서 다양한 용접 토치 각도(작업각, 전/후진각)를 손쉽게 설정할 수 있으므로 다양한 수평 용접 이음의 형성 높이 변화에 대응하여 자동으로 수평 용접이 가능하게 된다. 결과적으로, 용접 자동화를 통한 용접 생산성을 향상시킬 수가 있으며, 작업자의 근골격계 질환 예방 및 작업환경 개선 등을 기대할 수가 있다.
예를 들면, 종래의 수동 용접 작업은 용접사의 기량에 따라서 두께 23t의 경우 8~13패스 다층 용접을 수행하는데 반해, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지(100)를 적용하는 경우 두께 23t에 대하여 6~7패스 만에 용접을 완료할 수 있으므로 용접 자동화를 통한 용접 생산성을 크게 향상시킬 수가 있을 뿐만 아니라 용접사의 근골격계 질환 예방 및 작업환경 개선을 크게 기대할 수가 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 무레일 수평 용접 캐리지를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 무레일 수평 용접 캐리지 110: 주행 대차
111: 이동 바퀴 112: 주행 모터
120: 위빙 기구부 121: 위빙 모터
122: 플렉서블 용접 토치 123: 전/후진각 변경 회전 슬라이더
130: 조작 패널부 140: 전후 조절 슬라이더
150: 상하 조절 슬라이더 160: 가이드 롤러
170: 마그네트 핸들 180: 리모컨

Claims (7)

  1. 전후 양측에 설치되는 이동 바퀴(111) 및 상기 이동 바퀴(111)를 주행시키기 위한 주행 모터(112)를 구비한 주행 대차(110)와; 상기 주행 대차(110)의 상부 일측에 위치하며, 위빙 모터(121) 및 위빙 모터(121)의 위빙축에 결합 설치되는 용접 토치(122)를 구비한 위빙 기구부(120)와; 상기 주행 대차(110)의 상부에 위치하며, 상기 주행 대차(110)의 주행 및 상기 위빙 기구부(120)의 위빙 조건을 제어하는 조작 패널부(130)를 포함하여 이루어진 용접 캐리지(100)에 있어서,
    상기 조작 패널부(130)는 상기 용접 토치(122)의 작업각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 용접 토치(122)의 중심 회전 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위빙 기구부(120)는 상기 용접 토치(122)의 전/후진각을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 상기 위빙 모터(121)의 위빙축에 체결되어 용접 토치(122)의 전/후진각의 조정을 위한 전/후진각 변경 회전 슬라이더(123)를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 대차(110)상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치(122)의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부(120)를 상기 주행 대차(110)의 전후 방향으로 슬라이딩시키기 위한 전후 조절 슬라이더(140)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 대차(110)상에 설치되며, 용접 이음의 형성 높이에 대응하고 용접 중 용접 토치(122)의 조준 위치를 변경하기 위하여 상기 위빙 기구부(120)를 주행 대차(110)의 상하 방향으로 슬라이딩시키기 위한 상하 조절 슬라이더(150)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 대차(110)의 측면에 설치되며, 용접 이송 방향의 추적을 위한 가이드 롤러(160)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 대차(110)가 용접 대상물에 흡착되어 이동 가능하도록 하기 위한 마그네트 핸들(170)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 대차(110) 또는 위빙 기구부(120)를 무선으로 제어할 수 있도록 상기 조작 패널부(130)에 대한 무선 제어 기능을 갖는 리모컨(180)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 무레일 수평 용접 캐리지.
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